光声成像

p style=" text-align: justify " 　　近日，国际学术期刊Nano Letters 在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院教授梁高林课题组的研究成果，文章标题为Alkaline Phosphatase-Triggered Self-Assembly of Near-Infrared Nanoparticles for the Enhanced Photoacoustic Imaging of Tumors。该文章报道了一种碱性磷酸酶控制的近红外纳米粒子的自组装用于光声成像信号放大的策略，并在动物肿瘤模型上显示了光声成像信号明显放大的效果 /p p style=" text-align: justify " (Nano Lett. 2018, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03482)。 /p p style=" text-align: justify " 原文链接： a href=" https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03482" target=" _blank" https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03482 /a /p p style=" text-align: justify " 　　光声技术对浅表肿瘤的成像具有很高的空间分辨率。然而，利用肿瘤高表达的碱性磷酸酶来激活探针用于肿瘤的光声成像并没有文献报道。梁高林课题组合理设计了一种化学结构式为1P的近红外探针，同时提出了一种碱性磷酸酶控制的、肿瘤细胞内自组装近红外纳米粒子用于肿瘤的增强光声成像策略(见下图)。研究发现1P在碱性磷酸酶的作用下生成去磷酸化的产物1，1被肿瘤细胞摄取后自组装形成纳米粒子从而增强肿瘤的光声成像信号。他们与苏州大学合作，发现纳米粒子的形成在体外会使光声成像信号增大6.4倍。体内肿瘤光声成像结果表明，与碱性磷酸酶抑制剂处理的对照组相比，实验组的肿瘤光声成像信号增强了2.3倍。需要指出的是，如果把1P中的Phe-Phe-Tyr(H2PO3)-OH片段换成其他酶切序列，采用这个策略可以发展出更多的“智能”光声成像探针用于精准诊断他们相对应的癌症。 /p p style=" text-align: justify " 　　文章的共同第一作者为中国科大化学与材料科学学院博士生吴澄帆和苏州大学纳米学院硕士生张瑞，梁高林为最后通讯作者。 /p p style=" text-align: justify " 　　该研究得到国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金以及基金委创新研究群体项目的资助。 /p p style=" text-align: center " img title=" 640.webp.jpg" alt=" 640.webp.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/c88d2cec-2912-4e58-a05f-35df3c0f531f.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中国科大等在肿瘤光声成像研究中取得新进展 /p

“光学分辨率”光声显微镜是一种新兴的生物医学成像技术，可用于癌症、糖尿病和中风等多种疾病的研究工作。但是灵敏度不足，一直是其获得更广泛应用的长期障碍。据麦姆斯咨询报道，近期，香港城市大学（CityU）的一支研究团队开发出一种多光谱、超低剂量的光声显微镜（SLD-PAM）系统，该系统的灵敏度极限得到了显著提高，为未来新的生物医学应用和临床转化提供了可能，相关研究成果以“Super-Low-Dose Functional and Molecular Photoacoustic Microscopy”为题发表于Advanced Science期刊。多光谱光声显微镜系统及其灵敏度增强示意图光声显微镜结合了超声波检测和激光诱导光声信号，以创建生物组织的详细图像。当生物组织被脉冲激光照射时会产生超声波，然后超声波被检测并转换为电信号用于成像。与传统的光学显微镜方法相比，这种新颖的技术可以在更大的深度上实现毛细管水平或亚细胞级别的分辨率。然而，灵敏度不足阻碍了该技术的更广泛应用。“高灵敏度对于高质量成像很重要。它有助于检测不强烈吸收光的发色团（通过吸收特定波长的可见光赋予材料颜色的分子）。它还有助于减少光漂白和光毒性，减少对脆弱器官生物组织的干扰，并在宽光谱范围内提供更多可选的低成本、低功率激光器。”香港城市大学生物医学工程系Wang Lidai教授解释道。例如，在眼科检查中，为了更安全和舒适，优选低功率激光器。他补充称，对于药代动力学或血流的长期监测，需要低剂量成像以减轻对组织功能的干扰。为了克服灵敏度挑战，Wang Lidai教授及其研究团队最近开发了一种多光谱、超低剂量的光声显微镜系统，突破了传统光声显微镜的灵敏度极限，将灵敏度显著提高了约33倍。他们通过光声传感器设计的改进，结合用于计算的4D光谱空间滤波器算法，实现了这一突破。研究人员通过使用实验室定制的高数值孔径声透镜、优化光学和声学波束组合器，以及改进光学和声学对准来改进光声传感器的设计。该光声显微镜系统还利用低成本的多波长脉冲激光器，提供从绿光到红光的11种波长。其激光器以高达兆赫的重复频率工作，光谱切换时间为亚微秒级。超低剂量照明下的血管形态提取为了证明光声显微镜系统的重要性和新颖性，该研究团队通过绿光和红光光源的超低脉冲体内动物成像，对其进行了全面的系统测试，并得到了显著的成果。首先，该光声显微镜系统能够实现高质量的体内解剖和功能成像。超低的激光功率和高灵敏度，显著地减少了眼睛和大脑成像的干扰，为临床转化铺平了道路。其次，在不影响图像质量的情况下，该光声显微镜系统较低的激光功率，将光漂白减少了约85%，并能够使用范围更广的分子和纳米探针。此外，该系统成本显著降低，使研究实验室和诊所更能负担得起。Wang Lidai教授说道：“该光声显微镜系统能够在对受试者损伤最小的情况下，对生物组织进行非侵入性成像，为解剖、功能和分子成像提供了一种强大而有前景的工具。我们相信该光声显微镜系统有助于推进光声成像的应用，实现许多新的生物医学应用，并为临床转化铺平新的道路。”接下来，Wang Lidai教授及其研究团队将利用该系统在生物成像中测试更广泛的小分子和基因编码生物标志物。他们还计划在宽光谱中试验更多类型的低功率光源，以开发可穿戴或便携式光声成像显微镜。论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202302486

近年来，光学成像技术如荧光分子成像、光声成像和生物发光成像等广泛应用于小动物活体成像。同时，多模态成像技术的兴起将多种成像技术结合，为小动物活体成像提供了更精确和信息丰富的工具。为帮助广大用户及时了解小动物活体成像前沿技术、产品与整体解决方案，仪器信息网特别策划“小动物活体成像技术”主题征稿活动。本期约稿特别邀请广东光声科技有限公司CEO兼联合创始人王巍博士，就小动物活体成像技术发展、市场规模及未来趋势进行分享，并就广东光声科技研发的光声多模态小动物成像技术展开阐述，以飨读者。 本期嘉宾：王巍 CEO/联合创始人 广东光声科技有限公司王巍博士，广东光声科技有限公司CEO/联合创始人。2018年至今，就读于华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室。从事光声成像仪器开发与落地转化，深度参与多项前沿科技项目，在光声成像技术上有多年持续的积累。2022年至今，作为广东光声科技有限公司的创始人之一，参与转化专利10余项，开发了全新的光声多模态小动物成像仪，具有丰富的产学研落地转化经验。仪器信息网：选择小动物活体成像技术赛道创业契机是什么？王巍：光声成像技术已经经过数十年的沉淀，但市场上仍没有相关成熟的光声显微活体成像仪器转化，前期已有非常多的高校和医院电话咨询我们团队，想与我们在科研领域深入合作，有一定的潜在市场空间，加之学校团队已经在这个领域积累多年，拥有非常丰富的仪器开发经验，我们已经是站在巨人的肩膀上做事，所以决定将已经积累的技术转化到市场上应用。光声成像由于它独特的成像优势，非常适合活体成像，我们是临床和科研小动物活体成像并驾齐驱在做，但由于临床转化时间较长，又由于科研市场的迫切需求，所以我们率先开发了光声多模态小动物成像系统，积累市场口碑。仪器信息网：从学生到创业者的身份转变感受如何？王巍：学生是生活在象牙塔里边的一类人群，可以不断试错，背后有导师和学校在托举，可以犯错，可以不断积累经验。但创业者是走在“刀尖”上的一类人，在资金有限的情况下，需要准确判断、坚定执行、承担后果。所以大多数创业者都会觉得创业难，所以需要不忘初心，保持热情，在已经竞争得白热化的相关赛道里，找到自己的出路，或是直线超车，或是弯道超车。具体来说有两难：对于一项新的医疗影像技术面世来说，首先就是大多数创业者所说的“难”，而我们是“难上加难”。我们的技术既具有颠覆性、又具有时效性，一项新的医疗影像技术走向成熟有很长的路要走，他既需要重新建立诊断标准又需要颠覆原有影像诊断的方法和习惯，这是第一难。第二难就是，资金雄厚的大厂要追逐我们的进度甚至赶超我们的进度，我们守擂难，同时我们也面临着国外品牌原有市场的竞争，我们打擂难。仪器信息网：请介绍一下小动物活体成像技术的发展历史。王巍：小动物活体成像技术的发展经历了几个关键阶段。在20世纪50年代到70年代，研究人员开始利用X线和放射性同位素示踪技术对小动物进行成像。随后，20世纪80年代后期，放射性示踪技术的进展引入了PET和SPECT等新方法。到了20世纪90年代以后，生物荧光分子标记技术如荧光素二酮-荧光素酶体系的开发，为研究人员提供了检测生物标记物的荧光信号来研究小动物体内生物进程的能力。近年来，光学成像技术如荧光分子成像、光声成像和生物发光成像等广泛应用于小动物活体成像。同时，多模态成像技术的兴起将多种成像技术结合，为小动物活体成像提供了更精确和信息丰富的工具。这些进展使得小动物活体成像技术成为研究人员观察小动物体内生理、病理过程和药物疗效等方面的重要非侵入性和高分辨率工具。仪器信息网：请分析下当前全球及中国小动物活体成像分析系统市场规模及现状。王巍：小动物活体成像技术是指应用成像方法对活体状态下的组织、细胞、分子水平的生物过程进行定性和定量研究。根据最新调研报告显示，预计2029年全球小动物活体成像系统市场规模将达到1.48亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为4.1%。全球范围内小动物活体成像系统生产商主要包括Perkin Elmer、Idexx Laboratories、Aspect Imaging、Fujifilm Visualsonics、Trifoil Imaging、Bruker、Photon、Sunny Optical、Spectral Instruments Imaging、MILABS等。2022年，全球前五大厂商占有大约54.0%的市场份额。目前，全球核心厂商主要分布在欧美地区。就产品类型而言，目前光学成像是最主要的细分产品，占据大约66%的份额。就需求来源而言，目前实验室是最主要的需求来源，占据大约78%的份额。仪器信息网：如何看待小动物活体成像技术的壁垒以及国产化替代？王巍：技术壁垒主要集中在以下几个方面：1. 技术创新：小动物活体成像技术发展较为成熟，因此企业需要在技术上进行创新，开发更加先进、创新的成像技术和仪器。2. 设备制造：小动物活体成像仪器制造较为复杂，根据不同的成像技术需要采用不同的材料和工艺，如何保证设备质量和稳定性是制造方面需要考虑的重要问题。3. 市场定位：小动物活体成像市场规模较小，且市场需求不稳定，企业需要准确把握市场动态和技术趋势，发掘更多的市场机会。针对小动物活体成像国产化替代的问题，对于国产企业而言：1. 技术创新：通过技术创新和开发新型成像技术，提升设备分辨率、灵敏度和深度等性能指标，满足不同用户的实验需求。2. 降低成本：加强设备制造流程优化和效率提升，提高设备制造质量和效率，并且适当降低设备价格，提高市场竞争力。3. 市场营销：积极开展市场调研和推广，抓住市场机遇，开拓新的市场空间，根据市场需求提供个性化解决方案。总的来说，小动物活体成像市场仍处于初级发展阶段，市场空间较小，但在科研、药物开发等领域具有广阔的应用前景。通过技术创新和市场拓展，国产企业有望在小动物活体成像领域取得更大的突破。仪器信息网：如何看待当前中国小动物活体成像仪器市场，随着国产初创创新企业的不断涌现，应该如何进行差异化竞争？王巍：当前中国小动物活体成像仪器市场呈现出持续增长的趋势，随着国内初创企业的兴起，市场竞争也日益激烈。在面对这种情况下，差异化竞争是一种有效的策略。技术创新：通过不断进行技术创新，提供更加先进、创新的成像技术和仪器。例如，开发更高分辨率、更高灵敏度的成像设备，探索新的成像模式和应用领域，以满足用户的不同需求。产品特色：打造独特的产品特色和品牌形象，例如独特的设计风格、人性化的操作界面、多样化的附加功能等，以吸引用户的关注并增强产品竞争力。客户定制化：积极倾听客户需求，提供个性化的解决方案和服务。与客户密切合作，了解其实验需求并根据其特定需求进行定制开发，建立长期良好的合作关系。服务体验优化：注重客户体验，提供全方位的售前、售中和售后服务。包括产品培训、技术支持、设备维护等，以提升客户的满意度和忠诚度。仪器信息网：目前贵司主推的小动物活体成像产品有哪些？并谈谈该产品的核心竞争力。王巍：作为光声科技最核心的产品技术，光学/光声/超声三模态成像是集合了光学显微成像，⾊素、⾎管等内源性光吸收物质的光声成像，以及声阻抗差异的超声成像于⼀体的三模态活体⼩动物成像系统。光声科技更多核心技术优势如下：1、 实现微⽶级分辨率@毫⽶级成像深度在⽆需造影剂的情况下，仍然可以对3 mm内的组织结构进⾏微⽶级的⾼分辨率成像，并根据软件实时显⽰调整焦点的位置。2、强大的三维图像信息逐层解析功能通过实时⼆维断层数据的显⽰叠加，进⼀步获取局部组织的三维结构图像，使⽤数据处理软件，可进⼀步对⼆维以及三维图像进⾏分析。3、可实现⽆创⾮标记成像成像部位只需要涂抹少量⽔（耦合剂）对信号进⾏匹配，⽆需注射造影剂即可实现测试部位的⽆创成像。4、专属加热-麻醉⼀体化⼩动物固定台专⻔为更好的保护模型动物⽽设计的加热-⿇醉⼀体化装置。5、可定制光源的成像系统光声科技可根据不同需求，定制相应单波⻓，多波长，可调谐波⻓光源的成像系统。仪器信息网：光声科技小动物活体成像分析系统主要应用哪些领域的哪些实验环节？有哪些代表性用户单位？王巍：光声多模态小动物成像仪适用于广泛的生物医学研究领域，包括但不限于：1、肿瘤生长过程监控 应⽤光声多模态⼩动物成像仪，实现了小鼠耳部肿瘤滋养血管生长情况的监控，验证了肿瘤滋养血管的弯曲度、密度、深度与肿瘤生长时间的关系。 2、 肿瘤治疗过程监控应⽤光声多模态⼩动物成像仪，实现了小鼠部肿瘤光动⼒ (PDT)治疗过程中滋养⾎管消融情况的监控，揭示了肿瘤滋养⾎管的弯曲度、密度深度与PDT治疗时⻓的关系。3、⼩动物脑功能成像应用光声多模态⼩动物成像仪，实现了小鼠部深处血管“缺血-再灌注”的动态监控，展⽰了本仪器在脑血管理基础研究中的⼴阔应⽤前景。4、评估皮损血供程度应用光声多模态⼩动物成像仪，实现了小鼠全腿及背部⾎供程度的评估，突破了影像技术对于评估损伤组织⾎供程度的瓶颈，提高了快速手术干预的可能性。5、活体动物虹膜、巩膜成像应用光声多模态⼩动物成像仪，能够实现对活体⼩动物 (如小鼠) 及⼤动物(如兔)眼部虹膜及巩膜⾎管⽹成像。6、 特殊波⻓的肿瘤特异性光声成像 (定制版) 可定制光声多模态⼩动物成像仪，利⽤特异性纳⽶探针，针对性的提高肿瘤区域对于特殊波长光声成像信号幅值，实现大深度、⾼灵敏度的肿瘤特异性光声成像。此外，更多应用如乳房肿瘤标本⽆标记成像；早期⿊⾊素瘤肝微转移的⽆标记成像；动态监测缺⾎性脑卒中早期的结构和功能变化；对缝合损伤前后活体⼤⿏眼的多模态成像观测；活体动物视⽹膜、脉络膜、虹膜、巩膜成像；肝脏中细胞的标记成像...... 目前光声多模态小动物成像技术已协助北京科技大学、北京理工大学、浙江大学第一附属医院、海南大学、广东省人民医院、广州医科大学附属六院、香港理工大学、赣南医学院等十余家科研院所与医院完成了相应的科学研究。仪器信息网：请点评小动物活体成像技术路线的各自差异、特点和优势？王巍：不同的方法在成像原理和方法上有着独特的差异，每种技术路线都拥有其独特的优势和适用领域。非侵入性成像技术（如X光/CT、MRI）：- 特点：非侵入性成像技术通过引入无创成像方法，可以提供高分辨率的解剖结构图像。这些方法依赖于动物体内对X射线或磁场的响应来生成图像。- 优势：非侵入性成像技术对于观察和分析小动物器官和组织的解剖结构非常有帮助。它们能够提供三维图像，从而促进对生物学结构和病理变化的研究。荧光成像技术（如荧光分子成像、荧光蛋白成像）：- 特点：荧光成像技术通过标记生物分子或细胞，利用其自发发光或与特定荧光探针的相互作用，实现对生物活性和荧光信号的直接可视化。- 优势：荧光成像技术具有高灵敏度、实时成像和多模态成像的能力。这些技术在研究生物过程、疾病发展和药物疗效等方面非常有用。核素成像技术（如PET、SPECT）：- 特点：核素成像技术利用放射性同位素标记分子，并检测其放射性信号来获得图像。这些技术侧重于分析生物分子的生物分布和代谢过程。- 优势：核素成像技术具有高灵敏度、定量性和组织穿透能力。这些特点使它们在研究生物分子的动力学和代谢过程方面发挥重要作用。光声成像技术：- 特点：光声成像技术结合了超声波和光学相互作用，实现了显微镜级的分辨率和组织深度成像。该技术通过检测生物组织对激光脉冲的吸收来生成图像。- 优势：光声成像技术具有高对比度、高分辨率、无创和实时成像等优势。这些特点使其在研究血流动力学、肿瘤学和神经科学等领域有广泛应用。王巍认为，研究人员需根据其研究目标和需求选择适合的成像技术，同时多种技术的结合也可以提供更全面的图像信息，进一步加深对生物过程和疾病机制的理解。仪器信息网：未来小动物活体成像技术发展趋势如何？最看好哪些应用细分？王巍：未来小动物活体成像技术有望在以下方面取得进一步的发展：首先是多模态成像：未来的发展趋势之一是将不同的成像技术进行整合，实现多模态成像。多模态成像可以提供更丰富的信息，帮助研究人员深入研究生物过程和疾病机制。第二，基于机器学习的图像分析：随着机器学习和人工智能的快速发展，将其应用于小动物活体成像图像的分析将成为未来的重要方向。通过训练算法来自动分析和解释图像数据，有助于减少主观误差和提高研究效率。第三，高分辨率和实时成像：未来的成像技术将不断追求更高的分辨率和更快的成像速度。这将使研究人员能够观察动态生物过程和细微的结构变化。还有就是分子成像：分子成像是一种可以直接可视化和研究生物分子活动的技术。将分子成像与其他成像技术相结合，可以实现对生物分子的定量分析和动态跟踪，从而深入理解生物过程和疾病机制。在应用细分上，以下几个领域可能受益于小动物活体成像技术的发展：① 癌症研究：小动物活体成像技术在肿瘤生长、转移、治疗效果评估等方面具有重要应用。未来的发展将促进对肿瘤的早期检测、动态监测以及个体化治疗的研究。② 药物研发：活体成像技术可以在研发新药过程中发挥关键作用，帮助评估药物在动物体内的分布、代谢和药效，以及药物对疾病模型的治疗效果。③ 神经科学：小动物活体成像技术对于研究脑神经回路、神经变性和神经药理学等方面具有重要意义。未来的发展将推动对大脑功能和疾病机制的深入了解。④ 免疫学研究：小动物活体成像技术可以帮助研究人员观察和评估免疫细胞的活动和相互作用。这对于理解免疫系统的功能和疾病中的免疫反应具有重要意义。但需要注意的是，以上仅为一些可能受益于小动物活体成像技术发展的应用细分，具体的发展趋势和应用领域还需要进一步的研究和实践验证。仪器信息网：贵司小动物活体成像分析系统的发展历程是怎样的？有哪些里程碑事件？王巍：广东光声科技有限公司（下简称光声科技）成立于2022年，技术来源于华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室，公司的研发团队有着十余年的光声成像设备研发经验，50%以上具有相关学科博士学位。光声科技专注于光声成像科研与医疗设备的科技成果转化与落地，现拥有单波长（532 nm）、双波长（532+1064 nm）、多波长（可调谐波长）光声成像活体动物科研系统的自主研发能力，并且还整合了光学显微镜及超声显微镜成像技术，形成了一套以光声成像为主的多模态活体成像体系，可为医学与基础科研领域中的肿瘤消融与药物代谢研究、脑科学研究、动物体浅表微循环研究、神经药理研究等一系列前沿领域提供精准、高端、全面的成像设备与成像服务。公司成立一年来，先后被评为“科技型中小企业”、获批佛山市南海区“蓝海人才计划”A类项目，进入佛山市科研仪器开放共享平台。光声科技自成立以来一直以创新和产品协同发展的理念经营，突破了多项技术难题，产品广受各大科研院所与医院的青睐：光声科技的发展里程碑：2022年3月，成立广东光声科技有限公司；2022年10月，首款双波长（532+1064nm）光声小动物成像系统正式面世；2022年12月，首款多模态（光学+光声+超声）光声小动物成像系统正式面世，与北京科技大学、北京理工大学、浙江大学第一附属医院等多家高校和医院参与论文研究，产品性能与售后服务，得到了用户和市场的广泛认可；2023年1月，首台光声多模态小动物成像系统中标；2023年5月，光声多模态皮肤影像系统样机落地，标志着光声科技正式步入精准皮肤临床研究领域；2023年7月，首款搭载散斑成像的光声多模态小动物成像仪中标，展示了光声科技扎实的科研能力与技术整合能力，为活体成像研究领域的仪器开发找到了新的思路。2023年8月至今，光声科技始终坚持多模态成像理念，开发了多款应用于皮肤疾病研究的成像系统。仪器信息网：请介绍一下光声科技的融资情况以及当前企业发展面临的问题和挑战。王巍：通过各级政府牵头举办的创新创业类赛事，公司已经积累非常多的潜在投资人的意向投资，投资人较为倾向类似于光声成像这类新兴的影像技术衍生出的影像设备。公司目前正在稳步跟进投资，预计半年后将实现1000万元的天使轮融资，这部分资金主要用于团队拓展、医疗器械证照及仪器迭代更新。仪器信息网：请谈一谈贵司未来3-5年的发展规划和布局。王巍：公司未来3-5年将稳步推进光声多模态活体小动物成像仪器的更新与迭代，注重成像速度与成像深度的指标优化。同时，公司未来五年内将推出国内首款应用于皮肤临床的光声多模态皮肤影像系统，将光声成像技术应用于皮肤疾病的诊断、治疗状态评估等方向。并且，公司还会发挥自身光学学科及声学学科优势，打造一些列衍生的应用于皮肤临床的光学、声学成像仪器，打造皮肤影像学新纪元。

p 　　记者5月15日从光机所获悉近日，陕西省科技厅组织专家验收委员会，对依托西安光机所组建的“陕西省光谱成像工程技术研究中心”进行了验收。 /p p 　　陕西省光谱成像工程技术研究中心是由该所申报的经陕西省科学技术厅认定的第一个省级工程技术中心，中心成立后将依托中国科学院光谱成像技术重点实验室的技术优势，拓展光谱成像技术在经济和民生领域的应用，按照市场需求进行产品研发和产业化发展，重点开发附加值高、技术含量高、市场潜力大的产品，持续提供成熟配套的技术、工艺、装备和产品，促进成果转化和技术辐射，带动相关产业和领域的技术提升和科技进步，成为陕西省重要的行业技术服务和工程技术人才培养基地。 /p

约稿详情：https://www.instrument.com.cn/news/20230925/685455.shtml2023年年初，武汉和视光声科技有限公司于2022年底通过国家高新技术企业认定，并在科技部高新技术企业认定管理工作网上进行备案公告。高新技术企业认定的成功，是国家政府和科技部门对公司核心技术先进性、科技创新水平、产品硬实力等综合实力的权威认可，也来源于公司自创立以来就以将世界领先的光声成像技术成果产业化为目标，持续加大研发投入，积极引进科研人才，在医疗、科研领域都产出了世界领先的光声成像系统产品。公司此次通过高新技术企业认定，将有效提升公司形象，提高公司市场价值，更重要的是激发公司持续创新的动力和热情。公司将更加注重科技研发、知识产权保护，继续加大科研投入，重视人才队伍培养，保持企业可持续发展。武汉和视光声科技有限公司于2017年创立，创始人汪立宏教授是光声成像领域的开拓者，现任加州理工学院Bren特聘教授。汪教授在科研领域成果斐然，科研论文学术著作等身，所获荣誉难以列举。2018年，因汪教授在光声成像技术领域的杰出贡献，被评为美国工程院院士。我公司也是目前湖北省内唯一的美国院士创办企业。武汉和视光声科技创始人汪立宏教授光声成像原理光声成像技术（PAI）是五大传统医学影像（超声、X光、CT、核磁共振、PET）之外一种全新的、颠覆性的医学影像技术。目前该技术在生物医学影像学中发展最快，同时也是2019年美国国立卫生院向美国国会推荐的三大高新技术之一。光声成像的原理是脉冲激光照射生物组织时，生物组织吸收激光能量后产生瞬间热膨胀发出超声波，通过超声探测器接收超声信号，再由计算机来编译数据重建出生物组织图像。光声成像结合了光学成像的高分辨率、高对比度，以及超声成像深穿透度的优点，理论上可实现10cm的深层活体内组织成像。与传统医学影像相比，光声成像具有无电离辐射、无损、成像分辨率高、成像速度快等优势。因此光声成像必将带来生物医学影像领域的一次革新。

约稿详情：https://www.instrument.com.cn/news/20230925/685455.shtml2023年6月23日，北京清湃科技有限公司（以下简称“清湃科技”）宣布完成数千万元的天使轮融资。本轮融资由峰瑞资本（FreeS Fund）领投，北京市医疗机器人产业创新中心（IMC）、全球健康产业创新中心（GHIC）跟投。北京伴星企业管理咨询有限公司担任独家财务顾问。本轮融资资金将用于开展光声临床医学影像系统产品的定型、产品核心器件和组件的研发，以及团队人员的进一步扩充。清湃科技：核心技术基于清华清湃科技团队成立于2019年，由清华大学天津电子信息研究院、中关村智友研究院、清华福州数据技术研究院、清华海峡研究院（厦门）孵化成立。公司致力于光声成像技术及产品的研发和临床应用。基于核心技术来自清华大学电子系生物光子学实验室的光声成像技术（Photoacoustic imaging，PAI），清湃科技通过成果转化，研制了MarsonicsPIIP光声综合成像系统。清湃科技坚持底层创新、自主研发，为国内外光声/热声/磁声/超声领域科研专家和团队提供专业的DAQ、激光光源、探头等产品和技术服务，为生物技术/生命科学/临床/药学等领域专家提供成套科研影像仪器和服务。Marsonics光声综合成像实验平台据国际咨询公司IMARC Group的研究数据，2021年全球光声成像市场规模为7121万美元，预计到2027年，这个数字将增长到1.837亿美元，年复合增长率为15.70%。但光声成像未来要面对的市场将不仅是这个数字，而是凭借其无创、无辐射、较低成本的技术优势面向近千亿的全球影像市场。作为本轮融资领投方，峰瑞资本（FreeS Fund）创始合伙人李丰和早期项目负责人李罡表示：生物医学影像设备一直朝着升维的方向发展，二维到三维、结构到功能、单一谱到高光谱。光声成像技术结合了光学和超声成像的特点，具有高精度三维成像、功能成像、分子影像、无损无创等特点，为活体成像提供了一种新的视角，为临床医生提供更丰富的生物组织图像信息，符合精准医疗和生物医学影像设备发展的大趋势。清湃科技以第一性出发的算法创新为核心，具有核心硬件自主研发实力，及紧密合作的临床资源，商业化思路清晰且有迹可循，是一支优秀且务实的创业团队。我们坚信清湃科技能够引领光声成像领域的发展。作为战略投资方，全球健康产业创新中心（GHIC）王竟菁主任表示：精准医疗是未来临床医学发展的重要趋势，一种新的医学影像模态能够给临床医学带来的价值和改变是巨大的。虽然这种价值和改变通常需要较长的时间去体现，但GHIC 相信科技助力医学发展的这一趋势，看好清湃科技在该领域沉淀多年的技术优势。未来GHIC将协助清湃科技发掘更多的临床应用场景、提供专业的平台支撑、助力和加速清湃科技产业化的路径，与清湃科技一起推动从技术到临床的创新历程。作为战略投资方，北京市医疗机器人产业创新中心（IMC）董事总经理王彬彬表示：高端医疗影像装备是国家重点支持和发展的方向，清湃科技具有强大的创新能力和自主研发实力，在光声成像领域具有很强势的发展潜力。是IMC重点支持的创业创新团队。创新中心提供高端医疗器械CDMO平台，为北京清湃提供全方位的服务和赋能，帮助团队专注于技术产品的研发和临床应用，加速团队发展，实现中国团队在光声医学影像领域的突破和反超。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学光学与分子影像中心刘成波、郑炜团队合作，在生物医学光学领域旗舰期刊Biomedical Optics Express发表了题为“Video-rate high-resolution single-pixel nonscanning photoacoustic microscopy”的研究论文，报道了一种基于单像素非扫描方式的高速光声显微成像技术，在国际上率先实现了30帧/秒的三维动态光声显微成像，达到同类技术最快的成像速度。该论文被期刊遴选为编辑推荐（Editor' s Pick）亮点文章。助理研究员陈宁波、余佳、刘良检为论文共同第一作者，刘成波研究员、郑炜研究员为论文共同通讯作者。论文上线截图论文链接：https://doi.org/10.1364/BOE.459363光声显微成像具备高分辨、三维无标记成像等优势，被广泛用于活体生物组织结构和功能成像。传统光声显微成像技术主要依靠逐点扫描进行三维图像采集，受限于步进电机、光学振镜等扫描器件的扫描速度局限，传统光声显微技术的成像速度远低于视频帧率（30 Hz），难以满足生物体快速生理活动监测的需求。针对该问题，研究团队提出了一种基于单像素成像技术的高速非扫描光声显微成像（SPN-PAM）。该技术利用高速数字微镜（DMD）实现成像区域的结构光场照明，通过快速调制结构光场的傅里叶照明条纹，获取图像的变换域频谱信息，采用傅里叶频谱逆变换即可完成图像快速重建。 （a）SPN-PAM成像系统图；（b）SPN-PAM图像重建原理。SPN-PAM技术无需逐点扫描成像，克服了扫描器件对成像速度的限制，此外，该技术能够充分利用图像在变换域独特的频谱稀疏特征，对频谱信息进行大幅压缩采样。活体成像结果表明，在4.86%的超低采样率下，该方法仍能够保持良好的图像分辨率和信噪比，同时成像速度得到大幅提升。基于此，研究团队首次实现了视频帧率（≥30 Hz）的高分辨光声显微成像。 活体小鼠微血管网络SPN-PAM压缩成像结果凭借高时间和空间分辨率优势，SPN-PAM实现了小动物活体水平，对微血管尺度血流再灌注过程的动态监测，观察到了血流量和流速的瞬时变化，为血流动力学和组织代谢研究提供了一种潜在的有效手段。与此同时，SPN-PAM压缩成像还能够有效降低高速光声显微成像需要的激光剂量，提升成像安全性，为该技术进一步临床转化提供了可能。 活体小鼠微血管血流（左）及血流再灌注过程（右）动态监测该工作得到科技部重点研发计划，国家自然科学基金，中国科学院以及广东省重点实验室等项目支持。

9月11日，第25届中国国际光电博览会CIOE（以下简称“光博会”）在深圳盛大开幕。光博会历经25年，汇聚了全球光电行业生态圈，本届活动规模再创新高，3700余家科技企业在此“秀”技术，“晒”产品，专业观众超120000人次。从精密的红外机芯到便捷手持热像仪，从精准的在线测温到全能的多光谱云台。Raythink燧石技术带来了前沿的热成像、激光技术及产品。“热成像能这么清晰？比我手机相机还清楚啊”此次光博会，这款Turing F1920非制冷高清红外机芯重磅发售！热成像分辨率达1920x1080，重新定义了热成像技术的视觉边界！高清的红外图像吸引了众多专业观众驻足围观。高 | 高清像素，高集成度Turing F1920分辨率不仅达到了1920x1080，红外图像更高清！还搭载了全球顶尖的8微米红外探测器，红外热成像效果实现质的飞跃。即便是最细微的温度差异也能被精准捕捉，呈现出更加层次分明、细腻丰富的红外“视”界。搭配成熟的IP67级防水安装方案，千兆网络及丰富的SDK，使客户开发变得简单高效，降低二次开发成本。快 | 快速聚焦、快速识别Turing F1920采用最新的镜头控制技术，毫秒级聚焦。无论极端高温或低温的恶劣环境下，镜头依然能够保持卓越性能，全温段全程齐焦，变倍过程不虚化！多 | 多镜头，多场景镜头选择丰富，拥有定焦无热化、定焦电调、连续变焦等多种类型镜头选择，使Turing F1920能够轻松应对各种复杂场景。82°宽视野，满足从广阔视场到精细捕捉的多样需求。稳 | 稳态图像，稳定输出电子防抖技术、稳定可靠的30Hz数据流，为Turing F1920的监控性能提供了有力保障，确保在高空强风等恶劣条件下也能输出稳定、清晰的视频图像，不错过任何一帧重要信息。 光，见证了宇宙的诞生，是历史的低语者，也是信息的传递者，他重塑了我们对“视”界的认知，激发了Raythink燧石技术对未知“视”界的无限遐想与探索欲望！未来，Raythink燧石技术将继续坚定技术创新，赋能千行百业，推动建设绿色、安全、智慧的美好社会！

激光剥蚀成像是一种相对较新的分析技术，可以在二维乃至三维空间内实现固体样品中所关注元素的浓度分布可视化激光剥蚀（laser ablation, LA）系统将样品引入元素分析仪，通常是电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS），通过使激光烧蚀系统和下游化学分析仪精确同步，可以在样品的不同或相同位置连续记录元素信号，以生成完整的2d或者3d元素分布图。LA-ICP-MS质谱成像技术正越来越多地应用于地质研究（Ubide等，2015年）、生物研究（Becker等，2010年）和医学研究（Hare等，2017年）。激光剥蚀ICP-MS成像系统是如何工作的？在实践中，激光剥蚀ICP-MS成像是通过在样品表面上扫描高频率脉冲激光束来实现的。通常采用的方式是：激光束固定不动，样品台在x、y和z方向上由高精度电机移动，样品台移动精度通常优于1微米。深紫外激光器（例如：193纳米波长）通常用于固体样品的剥蚀处理。激光光斑尺寸可根据所需的空间分辨率进行相应调整；先进激光剥蚀（LA）系统可提供小至1微米的激光光斑尺寸，也就是优于1微米的空间分辨率。当激光的能量密度（注量）高于某个阈值时，激光脉冲将进行样品剥蚀过程。由于此剥蚀阈值取决于特定的样品，因此需针对每种样品材料优化激光注量。剥蚀过程一般在密封的气密室（即剥蚀室）内进行。烧蚀产生的气溶胶样品在连续的载气（通常是氦气）流中被快速冲刷出烧蚀室，然后输送到下游的ICP检测系统。当气溶胶样品流动通过高能ICP系统时，其将被雾化和电离。所产生的离子将通过多级真空和相应的离子传输元件从ICP电离源传输到末端质谱分析仪。这其中也会设有能量过滤器和反应/碰撞室用于去除离子束中的干扰物质。质谱分析器（包括四极、扇形场或飞行时间质谱等）可用于测量所关注元素的强度。这些信号强度对应于烧蚀样品内元素的丰度。然后，通过在样品表面上（二维）或样品体积内（三维）已知的x，y，z坐标位置重复此烧蚀分析过程，以还原元素在样品内分布图。打破瓶颈：点分辨激光剥蚀质谱成像业内最近出现的一种趋势是开发具有快速冲刷功能的激光烧蚀室（Wang等，2013年；VanMalderen等人，2015年；Gundlach-Graham和Günther，2016年）。借助这种快速冲刷系统，可以在数毫秒内将剥蚀样品从烧蚀室中‘完整输出’，而传统系统则需要花费数秒时间。举例来说，通过使用业界俗称的双容积烧蚀室，或者通过减小载气管的内径，或者通过在气溶胶传输过程中引入额外的气体（如氩气），都可以帮助实现更快速的冲刷效果。更快速的冲刷过程缩短了整个分析过程所需的时间，不再让样品冲刷和传输成为激光剥蚀ICP质谱成像的瓶颈。此外，更快速的冲刷意味着，烧蚀气溶胶烟雾在进入ICP系统之前分布更为集中，从而在所记录的MS数据中能产生更高的信噪比，也有着更好的分析精确度。要高效适配快速冲刷烧蚀室传输到ICP-MS的样品短脉冲，特别是目标元素多达十多种乃至更多的情况下，快速质量分析技术成为必须。扫描型质量分析仪（如四极杆或扇形场等）需要按顺序测量单个元素，而飞行时间（TOF）质谱（如TOFWERK的icpTOF系统中使用的质量分析仪）则可以同时测量所有元素及其同位素信息（Borovinskaya等，2013；Hendriks等，2017）。TOFWERK icpTOF质谱仪能够每33微秒记录一张完整的质谱，有足够的‘空余’来完整捕捉测量短暂的瞬态信号（如单次激光发射的气溶胶烟羽）。通过将icpTOF系统与快速冲刷（低分散）激光烧蚀室搭配使用，可快速实现点分辨、多元素快速成像（Burger等，2017年；Bussweiler等，2017年）。在这种方法中，图像采集是通过并排激光点光栅扫描方式完成的。为了避免相邻激光点的信号重叠，激光发射的重复频率需要适配于来自单次激光发射的信号持续时间。由于特定的样本冲刷时间不等，因此需要在每次成像实验之前相应的优化激光重复频率（示例请参见TOFpilot白皮书）。激光扫描速度（微米/秒）由激光光斑尺寸（微米）和重复频率（s-1)决定。相比连续扫描成像模式（即信号连续进入ICP-MS系统），点扫描模式具有显著的优势。在点分辨成像中，每个像素即代表一个“封闭实验”，每次激光发射将在最终的图像中对应着一个具有明确坐标，且包含多元素全谱信息的单像素。因此，样品表面的原始几何形状得以多维化学组分的形式‘完整重现’，并且大大降低了产生伪影（如拖尾效应）的几率。延伸阅读Becker, J.S., Zoriy, M., Matusch, A., Wu, B., Salber, D., Palm, C. and Becker, J.S., 2010. Bioimaging of metals by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA‐ICP‐MS). Mass spectrometry reviews, 29(1), pp.156-175.Borovinskaya, O., Hattendorf, B., Tanner, M., Gschwind, S. and Günther, D., 2013. A prototype of a new inductively coupled plasma time-of-flight mass spectrometer providing temporally resolved, multi-element detection of short signals generated by single particles and droplets. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 28(2), pp.226-233.Burger, M., Schwarz, G., Gundlach-Graham, A., Kä ser, D., Hattendorf, B. and Günther, D., 2017. Capabilities of laser ablation inductively coupled plasma time-of-flight mass spectrometry. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 32(10), pp.1946-1959.Bussweiler, Y., Borovinskaya, O. and Tanner, M., 2017. Laser Ablation and inductively coupled plasma-time-of-flight mass spectrometry-A powerful combination for high-speed multielemental imaging on the micrometer scale. Spectroscopy (Santa Monica), 32(5), pp.14-20.Bussweiler, Y., Spetzler, T., Tanner, M. and Borovinskaya, O., 2017. TOFpilot–An Integrated Control Software for the icpTOF that Enables High-Speed, High-Resolution, Multi-Element Laser Ablation Imaging in Real Time.Gundlach-Graham, A. and Günther, D., 2016. Toward faster and higher resolution LA–ICPMS imaging: on the co-evolution of LA cell design and ICPMS instrumentation. Analytical and bioanalytical chemistry, 408(11), pp.2687-2695.Hare, D.J., Kysenius, K., Paul, B., Knauer, B., Hutchinson, R.W., O’Connor, C., Fryer, F., Hennessey, T.P., Bush, A.I., Crouch, P.J. and Doble, P.A., 2017. Imaging Metals in Brain Tissue by Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). Journal of visualized experiments: JoVE, (119).Hendriks, L., Gundlach-Graham, A., Hattendorf, B. and Günther, D., 2017. Characterization of a new ICP-TOFMS instrument with continuous and discrete introduction of solutions. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 32(3), pp.548-561.Ubide, T., McKenna, C.A., Chew, D.M. and Kamber, B.S., 2015. High-resolution LA-ICP-MS trace element mapping of igneous minerals: In search of magma histories. Chemical Geology, 409, pp.157-168.Van Malderen, S.J., van Elteren, J.T. and Vanhaecke, F., 2015. Development of a fast laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry cell for sub-μm scanning of layered materials. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 30(1), pp.119-125.Wang, H.A., Grolimund, D., Giesen, C., Borca, C.N., Shaw-Stewart, J.R., Bodenmiller, B. and Gü nther, D., 2013. Fast chemical imaging at high spatial resolution by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry. Analytical chemistry, 85(21), pp.10107-10116.

一、 neaspec推出全新一代纳米光谱与成像系统neaSCOPE系列产品 近期，全球知名纳米显微镜领域制造商neaspec推出了纳米光学显微镜neaSCOPE全新一代系列产品，加载了全新技术，拓展了产品功能，以满足客户多样的实验需求。neaSCOPE是基于针增强的纳米成像和光谱，以应用为目的，满足客户在科学，工程和工业研究等不同领域的科研需求。由于其高度的可靠性和可重复性，neaSCOPE已成为纳米光学领域热点研究方向的科研设备，在等离子激元、二维材料声子化、半导体载流子浓度分布、生物材料红外表征、电子激发及衰减过程等众多研究方向得到了许多重要科研成果。neaSCOPE技术特点和优势包括：♢ 行业的针增强技术，高质量的纳米分析实验数据。♢ 采用模块化设计，针对用户的实验需求量身定制配置，同时兼顾未来的升需求，无需重复购置主机。♢ 软件使用方便，提供交互式用户引导功能，让新用户也能快速上手。流程化的软件界面，逐步引导用户轻松完成实验操作。♢ 功能多样、可靠性高，已得到大量发表文章的印证，在纳米光学领域有很深的影响力，是国内外实验室的头号选择。二、neaSCOPE全新一代产品型号 IR-neaSCOPE：基于AFM 针的激光诱导光热膨胀的纳米红外成像和光谱。IR-neaSCOPE可测量纳米红外吸收谱。该设备利用AFM-IR机械信号来检测样品中激光诱导的光热膨胀。IR-neaSCOPE无需红外探测器和光学干涉仪，为热膨胀系数大的样品（如聚合物、生物材料等）提供了一种经济高效的纳米红外成像及光谱研究的解决方案。IR-neaSCOPE提供红外吸收成像，点光谱和高光谱成像，并可升到IR-neaSCOPE+s，拓展更多功能，实现更多种类材料的研究。♢ 将样品的光学与机械性质有效地去耦，实现无伪影的吸收测量。♢ 将激光地聚焦在探针上，实现优化条件下对样品的无损表征。♢ 互动式软件界面，帮助新用户直接上手，获取高质量数据。IR-neaSCOPE+s：探测商用AFM针的弹性散射光，实现纳米红外成像和光谱。IR-neaSCOPE+s能实现10 nm空间分辨率的化学分析和电磁场成像。该设备利用先进的近场光学显微镜技术来测量红外吸收和反射率，以及局部电磁场的振幅和相位。设备支持红外纳米成像、点光谱、高光谱、以及纳米 FTIR，可使用CW照明源，宽波激光器，以及同步辐射源。IR-neaSCOPE+s在有机和无机材料分析方面具有广泛的应用案例以及特殊的近场表征手段，如定量s-SNOM或亚表面分析。♢ 同时探测样品吸收和反射，适用于各类型材料。♢ 快速可靠的s-SNOM成像和光谱系统，在不影响数据质量的情况下实现高效数据产出。♢ 结合多光路设计和多项技术，实现大量选配功能（纳米 FTIR、透射、底部照明、光电流等）。...… VIS-neaSCOPE+s：局部电磁场偏振分辨的近场成像（振幅和相位）。VIS-neaSCOPE+s优化了可见光波长范围内的振幅和相位的矢量场成像。利用的s-SNOM技术实现对等离子体纳米结构和波导结构的近场成像和光谱研究。VIS-neaSCOPE+s提供灵活的光路配置，能够进行偏振测量、侧面和底部照明。同时支持升纳米FTIR 和TERS功能。♢ 检测局域电磁场的振幅和相位，实现对波衰减、模场和色散的全面表征。♢ 有的100%无背景检测技术和稳定的无像差对焦，保证在可见光全波数范围内的实验结果。♢ 灵活的光路选配，可将光源聚焦到样品或探针上，适用于等离子体不同的研究方向。 THz-neaSCOPE+s：纳米尺度太赫兹 （THz） 近场成像和光谱多功能平台。THz-neaSCOPE+s可在纳米尺度上实现太赫兹成像和光谱。该设备基于完全集成的紧凑型 THz-TDS 系统，可直接用于半导体纳米结构、二维纳米材料和新型复合材料系统的电导率研究。THz-neaSCOPE+s同时支持用户自由耦合太赫兹和亚太赫兹源，并集成了市面上SPM仪器中的软件界面，是强大的纳米太赫兹分析仪器。 ♢ 全反射光路，大程度上兼容宽波和单波太赫兹源，覆盖全部光谱范围。♢ 模块化设计和多光束路径设计，支持多种分析功能，包括光电流、泵浦以及纳米FTIR。♢ 基于THz-TDS 技术，实现紧凑且完全集成的太赫兹纳米光谱。 IR-neaSCOPE+fs：10 fs 时间分辨率和 10 nm 空间分辨率的超快泵浦光谱。IR-neaSCOPE+fs实现了泵浦光谱空间分辨率的突破。设备基于纳米FTIR 的fs激光系统，提供完全集成的硬件和软件系统，实现纳米的时间动态研究。该系统具备有的双光路设计、无色散光学元件、以及可选配的SDK，兼容各种泵浦激光器，使用成熟的高功率实验配置进行突破性的超快研究。♢ 完全集成的系统，帮助用户免于复杂的设备调试，专注于研究本身。♢ 无芯片的光学元件进行光聚焦和收集达到大时间分辨率。♢ 灵活的硬件和软件界面，可根据客户实验需求定制。 IR-neaSCOPE+TERs：nano-FTIR与nano-PL和TERS相结合，突破性的纳米尺度光谱探测技术。IR-neaSCOPE+TERs将纳米FTIR与针增强拉曼TERS和光致发光（PL）光谱相结合，在同一显微镜内利用弹性和非弹性散射光同时进行表征。该系统通过简单的光路校准可实现互补的红外光和可见光散射，可使用商用镀金的AFM探针进行稳定的纳米拉曼和PL表征。 ♢ 模块化设计和多光路设计，实现AFM探针在同一位置的纳米FTIR和纳米拉曼/PL光谱。♢ 通过简单的光路校准收集AFM探针针的强弹性散射光。♢ 使用商用AFM探针获得大 TERS 信号。♢ 优化的软件数据收集处理，在同一用户界面进行所有测量。 cryo-neaSCOPE+xs：超低温环境纳米光学成像和光谱。cryo-neaSCOPE+xs可在端低温下实现近场光学纳米成像和纳米光谱。该设备可获得高质量的近场信号，且支持可见光、红外光、以及太赫兹源。因此，该系统可实现10 K以下不同能相关的研究。cryo-neaSCOPE+xs 基于全自动干式低温恒温器，无需液氦。该系统同时具备共聚焦以及接电功能，以实现低温条件下的多功能研究。♢ 的s-SNOM和纳米FTIR技术，实现低温下纳米光学分析，温度低至10K。♢ 使用neaspec 照明和检测模块，兼容红外到太赫兹光源，应用领域广泛。♢ 使用全自动闭式循环高真空干式低温恒温器，降温速度快，使用成本低。 三、背景简介neaspec创立于2007年，起源于德国马克斯普朗克研究所，因其在纳米分析领域的一系列突破性技术而受到广泛关注。neaspec和Quantum Design结为全球战略合作伙伴，并于2013年次引入中国。产品经过多次升换代，设备的各方面性能均已达到高度优化。目前在国内的用户包括清华大学、北京大学、中国科学技术大学、中山大学、中科院诸研究所等高校和研究所。此次升使得系统在软件用户交互性、模块化、后续升兼容性方面具有更大的提升。 四、应用案例1. Nature: 双层旋转的范德瓦尔斯材料中的拓扑化激元和光学魔角 相关产品：IR-neaSCOPE+s 2018年W. Ma等在Nature报道了范德瓦尔斯材料α-MoO3 中的面内双曲声子化激元的重要发现。2020年6月，G.W. Hu等在此基础上通过理论预测并在实验上证实了双层旋转范德瓦尔斯材料α-MoO3体系，可以实现由转角控制的声子化激元从双曲到椭圆能带间的拓扑变换。在这个变换角附近，光学能带变成平带，从而实现激元的直线无衍射传播。类比于双层旋转石墨烯中的电子在费米面的平带，作者因此将这一转角命名为光学魔角。 研究中作者采用散射型近场光学显微镜（s-SNOM）对双层α-MoO3 旋转体系进行扫描测试。实验结果显示，在接近魔角时，光学能带变平，声子化激元沿直线无衍射传播。此外，通过测试不同转角的双层体系，作者成功观测到在不同频段大幅可调的低损耗拓扑转换和光学魔角。这一重要发现奠定了“转角光子学”的基础，为光学能带调制、纳米光操控和超低损耗量子光学开辟了新的途径，同时也衍生出“转角化激元”这一重要分支研究方向，为进一步发展“转角声学”或“转角微波系统”提供了重要的线索和启发。（引自：中国光学-公众号，2020年6月11日《Nature：光学魔角！二维材料转角遇见光》） 【参考】 Topological polaritons and photonic magic angles in twisted α-MoO3 bilayers. Nature, 2020, 582, 209-213.2. Nature: 天然双曲材料的声子化研究 相关产品：IR-neaSCOPE+s W. Ma在自然材料体系（α-MoO3）中观察到在平面内各项异性传播的声子化激元，包括传播速度不同的平面椭圆型和单向传播的平面双曲型声子化激元；并发现了在α-MoO3中支持的声子化激元具有低的损耗。实验发现，α相三氧化钼在两个光谱范围内存在两个剩余射线带，声子化激元的传播行为在两个剩余射线带内表现出不同的性质。在低剩余射线带内，α相三氧化钼可以在中红外波段支持双曲型声子化激元，也就是说声子化激元仅沿一个方向传播([001]方向)，在垂直方向[100]的传播完全被抑制，这种化激元有多种具吸引力的性质，它具有强的场局域特性，可以支持厚度可调节的波导模式，并且损耗低。而在另外一个剩余射线带内,α相三氧化钼在中红外波段支持椭圆型声子化激元,化激元沿着[001]和垂直方向[100]以不同的波长进行传播，这种化激元传播寿命高达约8 ±1 ps，远高于目前已知的高寿命。研究进一步促进了光学器件的微型化和多元的调制特性，并且再次证明自然材料中仍然具有无穷的挖掘潜力。 【参考】 In-plane anisotropic and ultra-low-loss polaritons in a natural van der Waals crystal. Nature, 2018, 562, 557–562. 3. 纳米空间分辨超快光谱和成像系统在范德瓦尔斯半导体研究中的应用 相关产品：IR-neaSCOPE+fs近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：“Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。【参考】 Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications, 11, 3567 (2020) 4. ACS Nano：光致发光、拉曼、近场光学同步测量技术揭示二维合金材料新特性 相关产品：IR-neaSCOPE+TERs 单层异质结构的应用潜力直接受到材料内在和外在的缺陷影响。乔治亚大学的研究人员在Abate教授的带领下，利用neaSNOM散射式近场光学显微镜，研究了二维（2D）单层合金光致氧化过程中纳米尺度下的奇异界面现象。他们发现界面张力可以通过建立稳定的局部势阱来集中本征激子，从而实现高的热稳定性和光降解稳定性。该实验结果由neaspec公司特的nano-PL / Raman和s-SNOM同步测量技术所采集，并已发表在ACS NANO中。在实验中，作者合成了由单层面内MoS2-WS2异质结构制成的2D纳米晶体，这些晶体在富Mo的内部区域和富W的外部区域间，显示出了较强的纳米合金界面。在针增强照明刺激下（100天），作者进一步观察到，光降解过程中界面的激子稳定性、局域性和不均匀性。得益于高度敏感的s-SNOM成像技术，作者探测到富W的外部区域的反射率出现急剧下降。该反射率始于晶体边缘，并随时间向内传播。在同一样品区域获得的高光谱纳米光致发光（nano-PL）图像显示，W氧化相关的激子的猝灭会遵循与s-SNOM相同的模式（在边缘开始并向内传播）。值得注意的是，合金界面的内部区域表现出了强大的抗氧化能力。即使在光降解100天后，它仍具有很强的s-SNOM信噪比和未淬灭的nano-PL信号。为了进一步研究结构变化，作者使用nano-PL进行了增强拉曼高光谱纳米成像测量，并在同一扫描区域的每个像素处获取了空间和光谱信息。实验结果表明，在整个晶体的光降解过程中，WS2拉曼峰逐渐消失，而在内部区域中的MoS2仍然存在。该结果表明在相同的环境条件、同一显微镜下测量相同的晶体，由于热诱导的合金和基底晶格常数的不匹配，导致光氧化与局部应变存在一定的关联。而合金界面可防止该应变传播到内部区域，从而防止其降解。 【参考】 Photodegradation Protection in 2D In-Plane Heterostructures Revealed by Hyperspectral Nanoimaging: The Role of Nanointerface 2D Alloys. ACS Nano 2021, 15, 2, 2447–2457. 5. Cryo-SNOM低温近场在氧化物界面的新应用 相关产品：cryo-neaSCOPE+xs 氧化物界面处的二维电子体系（2DES）做为一个特的平台，将典型复合氧化物、强电子相关的物理特性以及由2DES有限厚度引起的量子限域集成于一体。这些特的性质使其在电子态对称性、载流子的有效质量和其它物理特性方面与普通半导体异质结截然不同，可以产生不同于以往的新现象。然而氧化物界面多掩埋于物质间使其难以探测，为探究其局限2DES需要一个无创并且具有很高空间分辨率的表征技术，如果还能提供一个较宽范围内温度变化的平台将大地推进该领域的研究。通常光学显微镜可用于上述研究，其中，远场的探测技术由于受到波长和衍射限的限制缺乏空间分辨率，而红外波段的光束探测传导电子的Drude反应分辨率仅有几个微米的量，无法满足测试需求，而利用散射式近场光学显微镜(s-SNOM)可以克服这一限制，使其具有10-20 nm的空间分辨率并获得光响应信号中的强度和相位信息。近期，Alexey B. Kuzmenko团队在Nat. Commun.上获得新进展，他们利用s-SNOM来研究从室温下降到6K时LaAlO3/SrTiO3界面的变化情况，从近场光学信号，特别是其中的相位分量信息可以看出对于界面处的电子系统的输运性质具有其高的光学敏感度。这一模型说明了2DES敏感性来源于AFM针和耦合离子声子模型在很小穿透深度下的相互作用，并且该模型可以定量地将光信号的变化与冷却和静电选通控引起的2DES传输特性的变化相关联，从而提供操控光学信息的有效手段。从利用s-SNOM得到的实验结果和建立的模型结果来看，二者之间具有很好的拟合，这一结果说明了电子声子相互作用对于在零动量时的表面声子离子模型的散射化吸收具有至关重要的作用。【参考】 High sensitivity variable-temperature infrared nanoscopy of conducting oxide interfaces. Nature Communications 2019, 10, 2774. 6. Science：近场太赫兹光电流-石墨烯等离子体在近费米速度传播下的非局域量子效应 相关产品：THz-neaSCOPE+s西班牙光子科学研究所（ICFO）的 Marco Polini教授和Frank H. L.Koppens教授在《Science》上发表了题为：Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics的文章。 在本篇文章中，研究者利用散射式近场光学手段，对石墨烯-(h-NB)-金属复合体系表面进行了纳米尺度下的精细扫描，由此观测到了太赫兹波段下的石墨烯等离子体以近费米速度进行传播。研究发现，在慢的速度（数百倍低于光速）下，石墨烯等离子的非局域响应得以探测，通过近场成像能够以无参数匹配手段清晰地揭示无质量的Dirac电子气体的量子描述，进而展示了三种类型的非局域量子效应，即单粒子速率匹配，相互增强费米速率和相互减弱压缩性。通过该近场光学的研究方法，研究者终提供了确定电子体系的全时空反应的新途径。 【参考】 Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics. Science 2017, 357, 187. 五、部分发表文章[1]. Nature (2021) 596, 362[2]. Science (2021) 371, 617[3]. Nature Physics (2021) 17, 1162[4]. Nature Phot. (2021) 15, 594[5]. Nature Chem. (2021) 13, 730[6]. Nature (2020) 582, 209[7]. Nature Phot. (2020) 15, 197[8]. Nature Nanotech. (2020) 15, 941[9]. Nature Mater. (2020) 19, 1307[10]. Nature Mater. (2020) 19, 964[11]. Nature Phys. (2020) 16, 631[12]. Nature (2018) 562, 557 [13]. Nature (2018) 359, 892[14]. Science (2018) 362, 1153 [15]. Science (2018) 361, 6406 [16]. Science (2018) 359, 892[17]. Science (2017) 357, 187[18]. Science (2014) 344, 1369[19]. Science (2014) 343, 1125

美国佛罗里达州的拉哥于2016年2月2日传来消息，英国豪迈的电子光学品牌PIXELTEQ（pixelteq.com）推出了缩微成像滤光器，其缩微成像光学涂层结合了显微光刻法专利技术和最先进的涂层专利技术，帮助创造了简便且具有性价比的光学设备，可应用于生物医学、安防、航空航天、精细农业和机器视觉等领域。PIXELTEQ的缩微成像滤光器。PIXELTEQ公司的技术使多个电介质、金属和颜料的图案结构能在单一基质上获得滤波阵列涂层。到位的标准化流程为模仿玻璃和半导体晶片奠定基础，且优化了PIXELTEQ获取客户需求的流程、减少了产品投放市场的时间。该公司的高技术性能使其产品可以满足各种市场需求，不管是高精准度、低容量的装置还是高容量的消费者导向产品。PIXELTEQ公司的营销和销售副总裁马尔科?史尼克斯（Marco Snikkers）说：“凭借数十年的经验和努力，我们的专利薄膜涂层流程不断完善。我们能肯定我们是唯一只专注于缩微成像技术的光电公司”。去年，PIXELTEQ公司花费了数百万美元用于发展并升级了生产设施，其缩微成像滤光器的产出已翻两倍。到目前为止，PIXELTEQ是全球市场上专注于缩微成像技术性能的唯一光电企业。欲了解更多信息，请访问www.pixelteq.com，发送电子邮件至info@pixelteq.com，或拨打电话+1-727-545-0741。关于PIXELTEQ和英国豪迈：PIXELTEQ公司提供OEM光谱传感和成像产品、缩微成像滤光器、自定义的电子光学设备，可应用于航空航天、生物医学、工业制造、科研和安全等领域。在每台多光谱设备的核心，都有一个为特定应用而制造的像素级滤光器阵列。为了推动薄膜涂层、缩微成像和光电集成的综合知识技能，PIXELTEQ的专家们与客户合作，通过高产能的OEM方式快速来进行原型制作，从而提供专业的设计帮助和定制的解决方案。PIXELTEQ是英国豪迈（Halma）的子公司，隶属于豪迈的环境与分析事业部。1894年创立的英国豪迈如今是全球安全、医疗、环保产业的投资集团，伦敦证券交易所的上市公司，富时指数的成分股。集团在全球有5000多名员工，近50家子公司，在中国的上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并在多地建立了工厂和生产基地。业务合作联系人：曲盛滨（Jerry Qu）PIXELTEQ中国区商务拓展经理电话：010-51261868邮箱：jerry.qu@pixelteq.com

9月29日，中国科学院光谱成像技术重点实验室成立揭牌仪式暨实验室第一届学术委员会第一次会议在西安光机所举行，这是继9月22日中科院超快诊断技术重点实验室在我所举行实验室成立揭牌仪式后，西安光机所历史上第二个院重点实验室正式宣告成立。我所赵卫所长，马彩文、汶德胜、高立民副所长等所领导班子全体成员，该实验室第一届学术委员会委员顾逸东院士、王家骐院士、朱能鸿院士等十余位我国光谱成像技术领域内的知名专家及有关方面领导出席了会议，我所机关有关部门领导及光谱成像技术重点实验室部分科研人员参加了实验室成立揭牌仪式。 中科院光谱成像技术重点实验室成立揭牌仪式暨实验室第一届学术委员会第一次会议在西安光机所举行 　 光谱成像技术是20世纪80年代出现的一项集光学、光谱学、机械结构、电子学、计算机科学于一体的新兴学科，作为现代科学仪器的前沿和光学传感器的发展方向，光谱成像技术具有光谱探测与几何成像双重功能，能够在连续的谱段上对同一目标成像，并从获得的光谱图像数据中反映出物质的存在状态和物理化学属性，因而，它被誉为光学仪器发展史上的一次革命。　 西安光机所在我国率先系统、深入地开展了干涉成像光谱技术的研究，经过十多年的努力具备了从基础理论创新，关键技术攻关到工程项目研制的能力，已成为我国光谱成像技术研究的重要力量。新成立的中国科学院光谱成像技术重点实验室将在我所已取得研究成果的基础上，进一步强化创新能力建设，面向国家战略需求和学科前沿，以光谱成像技术研究为核心，以高光谱、高空间和高时间分辨信息获取为目标，以原理创新、关键技术突破、集成创新、应用研究牵引为途径，积极推动我国光谱成像理论、技术与应用的持续发展，为国家安全和国民经济建设服务，并努力将实验室建设成为我国光谱成像理论、技术、应用研究，人才培养和国际交流合作的基地。 赵卫所长宣布实验室主任、学术委员会主任以及实验室学术委员会组成人员名单 　 在实验室成立仪式上，赵卫所长宣读了关于聘任汶德胜研究员为中科院光谱成像技术重点实验室主任、顾逸东院士为实验室第一届学术委员会主任的任命文件以及实验室第一届学术委员会组成人员名单，并为新一届的实验室主任、学术委员会主任和学术委员会委员一一颁发了聘书。在与会人员的热烈掌声中，赵卫所长和顾逸东院士共同为中国科学院光谱成像技术重点实验室成立揭牌。 赵卫所长和顾逸东院士共同为中国科学院光谱成像技术重点实验室成立揭牌 　 根据大会议程，随后由顾逸东院士主持召开了中科院光谱成像技术重点实验室第一届第一次学术委员会会议。会议听取了汶德胜主任所作的《中国科学院光谱成像技术重点实验室2009年工作报告》，审议了《中国科学院光谱成像技术重点实验室学术委员会章程》，同时对实验室发展目标与学科规划、学科与研究方向设置、开放课题指南与自主前沿部署、队伍建设及管理运行、研究进展情况与工作重点等有关议题进行了认真的研究和讨论，与会的专家和领导一致认为：中国科学院光谱成像技术重点实验室建设目标明确，发展规划可行，学科及研究方向设置合理，符合院重点实验室定位；2009年开放课题指南与课题设置注重与国家重大需求衔接，符合学科发展趋势；组织结构和科研队伍结构合理，科研条件及设施良好，管理运行规范，实验室各项研究工作进展顺利，整体发展态势良好。 中科院光谱成像技术重点实验室学术委员会主任顾逸东院士主持第一届学术委员会第一次会议中科院光谱成像技术重点实验室主任汶德胜研究员在会议上讲话 　 学术委员会还就进一步做好实验室的发展工作提出了一些建设性的意见和建议：应积极关注光谱成像学科发展趋势的研究，进一步提升光谱成像关键核心技术和工程技术等创新能力的建设；进一步做好学科凝练工作，加强学科的布局与规划，应坚持突出重点，强化学科特色；进一步加强高水平人才队伍建设，加大学术带头人等优秀人才的引进和培养，注重开展国内外的科技合作与交流。 中科院光谱成像技术重点实验室第一届学术委员会委员（部分）

历时近3年，完成“看见并定位”气体泄漏的创新之举，丰富安全预警监测手段… … 在前不久落幕的全国大学生课外学术科技作品“挑战杯”上，由南京大学电子科学与工程学院教授曹汛带领的科研团队，凭借项目“化工气体泄漏智能眼——光谱视频相机及预警系统”荣获主体赛道一等奖。指导老师曹汛年轻有为，他不仅是最年轻的国家科技三大奖一等奖完成人之一、“80后”国家重大仪器项目负责人，还是今年“中国青年五四奖章”获得者。“从实验室阶段的技术路径调研、原理验证与光学系统搭建，到样机阶段设计完善硬件、进行算法研发，最后对系统进行测试与优化，历时近3年。最终，在曹汛老师的悉心指导下，团队成员们攻坚克难，完成了‘看见并定位’气体泄漏的创新之举。”信息与通信工程专业博一学生周凯来是南大计算成像实验室成员之一，从研究生阶段便跟着曹汛从事光谱成像领域的科学研究。“永远保持兴趣和热爱，凡事只要热爱，就不会觉得太苦闷。”这是曹汛对学生最常说的话。也正是凭着自己对科研的热爱，为了攻克动态光谱成像“卡脖子”难题，他甘坐“冷板凳”，始终保持专注，钻研处于空白地带的动态高光谱成像技术，推动光谱成像由“静”至“动”跨越，引领动态高光谱成像国际科技前沿。这项研究成果不仅得到诺贝尔奖得主的积极关注和引用，还被多个国际权威机构评价为该领域数十年以来的“革命性进展”。对于普通大众来说，动态光谱成像是个完全陌生的新名词，然而在化工企业领域，这项技术却扮演着化工安全监测“智能眼”的重要角色。气体泄漏是化工企业火灾爆炸事故的基本原因之一，传统监测技术存在易受环境影响、监测范围小、报警滞后等问题，新兴的光谱视频监测技术也面临着被国外所垄断的困境。气体监测最大的困难在于要监测的泄漏气体看不见、摸不着，形状在不断变化，也没有清晰的边界和颜色特征，所以比传统目标的监测难度大大增加。“经过不断试验打磨，我们针对常见的化工泄漏气体，专门设计了光谱智能预警监控系统，实现气体泄漏的快速感知、实时监测与及时预警，优先防范和化解化工生产和环境污染的重大危险源。”在很长一段时间里，曹汛和团队成员马不停蹄，跑遍了全国上百个化工生产园区，“目前该系统已成功应用于全国10余个省市的大型化工园区和重点企业，大大降低了各类化工安全生产重大事故的发生。”在课题组成员眼里，曹汛是他们的“科研领路人”，而在曹汛的科研探索道路上，也有一位令他印象深刻的“人生导师”——南大校友、“两弹一星”元勋程开甲院士。“作为南京大学的一名教师，程院士第一次踏入罗布泊后，把一生中最好的20多年时光献给了茫茫戈壁，为科研倾注了全部的心血和才智。如何做一个纯粹的青年科技工作者，在所在领域作出成绩，程院士就是最好的榜样。”曹汛说，除了科研，他最喜欢做的事便是和学生们一起，未来还将带领他们将个人发展与国家需求相结合，在科研领域继续“追光之旅”。

超声红外热成像技术具有选择性加热、可检测复杂工件裂纹缺陷的优点，是一种具有很大研究价值的无损检测方法。近期，南京诺威尔光电系统有限公司和上海复合材料科技有限公司的科研团队在《红外技术》期刊上发表了以“超声红外热成像技术国内研究现状与进展”为主题的文章。该文章第一作者和通讯作者为江海军，主要从事红外无损检测技术及图像处理方面的研究工作。本文介绍了超声红外热成像技术原理与系统组成，并对国内的发展历程、发展现状进行了回顾和总结。重点针对仿真研究、复合材料损伤、疲劳裂纹、金属构件裂纹、混凝土零件裂纹应用领域的研究现状进行了详细论述，最后展望了超声红外热成像技术的未来发展趋势。超声激励系统装置超声红外热成像系统一般包括超声激励源、红外图像采集系统、红外图像处理系统；超声激励源包括超声电源、超声换能器、超声枪，红外采集系统主要使用红外热像仪采集红外图像，超声红外热成像系统原理如图1所示。红外图像采集和超声激励之间需要同步，当超声枪头能量注入到试件表面时，红外热像仪开始采集图像，采集红外图像包括缺陷升温过程和降温过程。图1 超声红外热成像技术原理超声红外热成像检测技术最早由美国弗吉尼亚大学于1979年开始研究，2000年，美国韦恩州立大学的Lawrence Dale Favro等人首先使用超声波焊接发生器作为超声激发源进行金属疲劳裂纹检测。2003年，南京大学张淑仪等采用超声红外热成像技术对铝合金板疲劳裂纹进行了检测研究。近年来，国内有很多团队对超声红外热成像技术进行研究，研究重点包括理论仿真、金属裂纹检测、疲劳裂纹检测、航空发动机叶片裂纹检测、复合材料冲击损伤。北京航空航天大学研究人员主要研究复合材料脱粘/冲击缺陷；哈尔滨工业大学研究人员主要研究金属表面裂纹以及超声锁相红外热成像技术；陆军装甲兵学院研究人员主要研究仿真、超声激励参数（预紧力，夹具，激励方式，激励位置）对检测结果的影响，并将该技术引入到装甲设备缺陷检测；湖南大学研究人员主要对复合材料平底孔缺陷以及冲击损伤缺陷进行研究；火箭军工程大学主要研究合金钢裂纹缺陷、复杂型面裂纹缺陷、复合材料冲击损伤；福州大学研究人员主要研究超声激励参数（不同方向、频率、幅值）对金属焊缝裂纹缺陷的影响；西南交通大学研究人员主要研究超声激励对混凝土板裂纹的检测；南京水利科学研究院研究人员主要研究激发频率、功率、预紧力、声波吸收能力对混凝土裂纹检测的影响；中国南方航空工业有限公司和南京诺威尔光电系统有限公司研究人员主要研究航空发动机喷涂前和喷涂后叶片裂纹检测；武汉理工大学研究人员主要研究复合材料的螺栓连接件裂纹缺陷和分层缺陷的检测。超声红外热成像系统的核心是预紧力单元和夹具单元，预紧力单元一般靠机械弹簧或者气动系统产生预紧力；夹具单元需要根据检测试件的结构进行优化设计，夹具单元采用医用胶带或者刚性耦合方式把超声耦合进试件中，从而会使得各研究机构的系统装置有所差异，图2展示了部分研究机构的超声红外热成像系统装置。图2 超声红外热成像系统装置主要应用领域仿真研究金国锋对不同曲率复合材料裂纹缺陷进行仿真，仿真结果表明构件曲率越大，温升阶段斜率越大，缺陷信号越容易被激化。田干等用数值仿真方式研究了多模式超声激励形态，仿真结果表明多模式激励方法对于消除驻波非常有效，同时产生更为丰富的次谐波和高次谐波，可有效提高超声激励红外热成像技术的检测能力。徐欢等采用ANSYS和ABAOUS仿真软件对裂纹进行三维仿真，结合模态和谐响应分析手段，可以获取裂纹试件固有频率，对超声激励频率和裂纹生热提供了相关理论依据。郭怡等对宽度为10 μm钛合金裂纹进行了检测，并采用ANSYS模拟数值分析，与试验数据基本一致。蒋雅君采用ANSYS对混凝土板裂纹进行仿真，为混凝土裂纹检测提供了理论依据。复合材料损伤复合材料具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀、耐老化、耐热性的优点，广泛应用在航空航天、新能源、建筑、汽车、体育等领域。复合材料在低速冲击下，承载能力弱、抗冲击性能差，容易出现基体开裂、分层、断裂等。J. Rantala、G. Busse等最早采用超声红外热成像技术检测复合材料内部缺陷。田干等采用超声红外热成像技术对航空复合材料进行数值仿真研究，建立含裂纹缺陷复合材料的有限元模型。金国锋、张炜等通过数值计算和试验研究了超声红外热成像技术对复合材料冲击损伤检测的适用性；吴昊等对复合材料螺栓连接件损伤检测，分析了螺栓预紧力对螺栓孔损伤生热特性的影响。李胤等研究了复合材料在不同冲击能量（24 J和29 J）的冲击损伤情况，检测结果与C扫进行对比，实验结果表明超声红外热成像技术具有检测速度快、检测精度高、结果直观的优点。杨正伟等研究复合材料在不同冲击能量（15 J和30 J）冲击下，复合材料分层损伤情况，检测结果与超声C扫进行对比，试验结果表明超声C扫损伤检测误差在30%，超声红外热成像损伤检测误差在5%。图3为作者采用超声红外热成像系统在不同低速冲击能量（10~50 J）下，复合材料冲击损伤检测图像，从图中可以看出冲击能量越大，损伤区域面积越大，且对于编织型复合材料，损伤裂纹具有延展性。图3 不同冲击能量试件检测图像疲劳裂纹闵庆旭等验证了超声红外热成像技术可用于金属疲劳裂纹的检测；高治峰等对航空航天7075铝合金疲劳裂纹进行检测，模拟和试验研究了激励参数和生热关系，并研究了检测参数对检测效果的影响；激励源距离裂纹15 mm时，检测效果最佳，侧面激励和正面激励都可以检测出7075铝合金疲劳裂纹，但侧面激励效果好于正面激励。郭伟等对喷涂层下基体疲劳裂纹进行检测研究，涂层厚度为300~400 μm，该方式可用于拉-拉疲劳载荷的二次拉伸制备的疲劳裂纹。韩梦等模拟裂纹开口宽度（5~30 μm）对激励后最高温度影响，开口宽度增加导致裂纹面接触降低和摩擦作用的减弱，导致开口宽度越大，最高温度反而越低，最后通过试验进行验证，如图4所示制作的宽度为20 μm疲劳裂纹以及检测结果。图4 金属疲劳裂纹检测金属构件裂纹金属构件，特别是异形结构的金属构件，其内部或者表面裂纹缺陷采用光激励红外热成像技术检测都难以实现检测。Guo等检测重型铝制飞机结构裂纹，发现该技术对闭合裂纹的探测效果良好。李赞等对金属构件裂纹发热情况开展研究，研究表明当激励于最佳位置时，裂纹发热最高。江涛等对汽车轮毂裂纹进行了检测，同时采用磁粉检测技术进行对比研究，对比研究发现超声红外热成像技术可以更好检测出轮毂内部裂纹以及看出裂纹延伸方向。敬甫盛等对35 kg重量的铁路机车钩舌进行裂纹检测，检测出中部L型裂纹和角端裂纹。冯辅周等对装甲车底板裂纹展开研究，表明该技术能够在3.5 s内实现对装甲车底板裂纹快速检测。作者采用超声红外热成像系统对8 kg锻钢块进行裂纹检测，裂纹位于试件端面，如图5所示，图5(a)为试件整体外观，图5(b)为试件端面图像，可以看出有一条无分叉的裂纹；检测结果如图6所示，展示了激励前后检测到图像的变化，对比激励前后图像可知，有一条裂纹信息，并且裂纹分叉了，存在一条隐裂纹，图6(c)中圈出部分，表明该技术可以探测到人眼看不见的裂纹信息。图5 锻钢块试件图6 锻钢块试件检测结果航空发动机叶片裂纹航空发动机叶片在交变拉应力、热腐蚀、扭转应力、高速冲击等复杂载荷的作用下，叶片容易生成裂纹。服役过程中，叶片裂纹在大应力作用下，小裂纹会扩展为大裂纹从而危害飞行安全。航空发动机叶片复杂，传统无损检测在复杂叶片时有各自的局限。借助超声红外热成像对试件形状不敏感的特点，国内外学者广泛开展了研究工作。Bolu等采用超声红外热成像技术对60个涡轮叶片进行检测，评估该技术对叶片裂纹检测的可靠性。寇光杰等采用ANSYS仿真模拟了合金钢叶片裂纹生热过程，采用激光切割预制裂纹进行检测，并分析了预紧力对检测效果的影响。苏清风对导向叶片和工作叶片服役过程中产生的裂纹进行检测，并测试预紧力对检测结果的影响。习小文等对航空发动机工作叶片进行研究，同时采用渗透检测进行比对，试验结果表明超声激励红外热成像可以检测出裂纹宽度为0.5 μm的裂纹信息，渗透检测无法检出，表明该技术对微小裂纹检测有优势。袁雅妮等针对2块无涂覆层和3块带涂覆层空腔叶片进行检测，并用荧光检测进行对比，结果发现荧光检测对于涂覆层空腔叶片容易出现漏检，表明超声红外热成像技术对受到叶片结构及涂覆层影响更小，能够检测含涂覆层空腔叶片裂纹。图 7为作者采用超声红外热成像系统对航空发动机工作叶片进行检测，同时采用渗透检测进行对比，图7(a)为工作叶片光学图像，图7(c)为超声红外热成像检测结果，可以看到叶片中部有一个裂纹，图7(b)为渗透检测结果，除了叶片中部裂纹，在叶片四周由于清洗渗透剂不干净，导致叶片边缘也会出现零星亮点区域。图7 工作叶片裂纹检测混凝土零件裂纹混凝土结构常见的缺陷是混凝土裂纹，裂纹严重削弱了混凝土结构的承载水平，加速了结构的老化程度，并严重影响了结构的安全性和耐久性。裂纹很难避免。一般来说，这项工作的主要目的是检测和处理裂纹。谢春霞等基于红外热像检测方法推导出了混凝土缺陷深度的定量计算公式；胡振华等以混凝土结构缺陷为检测目标，采用超声红外热成像检测技术对其进行了检测分析，证明了超声红外热成像缺陷检测技术对混凝土试件中肉眼不能发现的微小裂纹或隐裂纹的检测能力。Jia Yu等使用振动热成像技术检测混凝土零件中的裂缝，开发了声激励设备（声波和超声以及低功率和高功率激发设备），并研究了激发频率，功率和预紧力对声吸收能力的影响。Jia Yu等预制了充满标准微裂纹的预裂混凝土标本，以量化裂纹的可检测性，结果表明，超声激发热成像可以有效地检测出宽度为0.01~0.09 mm的混凝土裂缝。任荣采用ANSYS仿真研究V形裂缝混凝土板裂纹生热机理，并对激励位置、激励时间、激励频率等影响因素进行了模拟分析，图8所示为混凝土裂纹检测图像，圈出部分为裂纹区域。图8 混凝土裂纹检测发展趋势超声红外热成像技术在金属材料中可识别0.5 μm宽度的裂纹，在复合材料中可识别1.0 μm的裂纹，在混凝土材料中可识别10 μm量级的裂纹。超声红外热成像技术具有选择性加热的特点，仅对裂纹区域加热，正常区域不加热，可检测复杂结构试件，非常适合于金属裂纹、混凝土裂纹、航空航天叶片裂纹、复合材料损伤等材料的检测。超声激励方式与光激励方式不同，光激励方式系统比较统一；超声激励方式由于试件结构复杂，同时需要夹具固定试件并对激励头施加预紧力，例如金属疲劳裂纹夹具、航空发动机工作叶片夹具、航空发动机导向叶片夹具都不同，需要根据试件制作各自合适的夹具，系统比较复杂与多样，但如果针对同一类型的试件，可以制作统一的夹具、形成标准化的检测流程，因此超声红外热成像技术具有广阔发展前景，未来的研究重点包括以下3个方向：1）激励装置的优化。激励装置需要具备夹具单元和预紧力单元，夹具单元需要根据检测试件单独设计，预紧力单元有机械结构和气动结构。机械结构体积小、设计简单，但施加/释放预紧力需要手动旋转手柄；气动结构体积大、设计复杂，但可设计为自动施加预紧力和释放预紧力，从而可以实现集超声激励、自动装配、红外图像采集、红外图像处理一体化集成的超声红外热成像系统，以便适用于工业领域裂纹检测。2）检测标准化。超声激励与光激励具有很大不同，超声激励与检测人员经验有关，超声激励位置、超声激励时间、超声耦合效率都会影响检测结果。因此针对该技术形成统一检测规范和技术，可以加速该技术工程实践应用。3）缺陷检测自动化识别。超声红外热成像需要采集数百帧序列图像，从采集数百帧序列图像中识别出缺陷信息，相比于自动视觉检测，该方式需要人工判断、准确度依赖于检测人员主动判断，容易导致缺陷识别出现误检、漏检等情况。随着人工智能深度学习的兴起，深度学习模型具有图像特征信息感知能力，在大量数据训练的基础上，更容易实现缺陷的自动检测。结语与展望超声红外热成像技术经过几十年的发展，在生热特性、仿真研究、缺陷可检测性和检测材料应用领域取得了突出进展，但是在工业应用方面落后于光激励红外热成像技术；闪光灯红外热成像技术已形成国家标准，应用在飞机复合材料胶接质量、航天飞机耐热保护层脱粘检测、热障涂层缺陷检测等，并且有成熟的工业检测设备。目前超声红外热成像技术还基本处于实验室阶段，随着科学技术的发展，工业特别是航空航天对裂纹检测需求的提高，超声红外热成像技术也会从实验室逐步进入到工业、航天航天应用领域。论文链接：http://hwjs.nvir.c n /cn/article/id/6e1aff8c-e3f5-4c4d-aedd-d6074696f17a

[报告简介]光片显微成像技术由于其速度、灵活性和对发育中的生物体和大样本的快速活体成像等特特点而迅速发展。然而，光片成像仍然面临一个主要问题：散射。散射影响所有的显微成像方式，尤其对特别依赖于在介质内部透明化成像的方式影响更大。这意味着当存在散射时，激发光片快速衰减，严重影响了图片获取和终重构的结果。在本次研讨会中，我们将深入探讨大样本成像的几种方案，也会介绍西班牙Planelight公司在大样本成像领域深耕多年后发展起来的全新技术——光学断层扫描成像技术，该技术可有效降低散射对结果的影响，为透明化效果不好的组织样本或低透明度活体组织样本提供更优的成像解决方案。[报名注册] 您可通过点击此链接https://www.planelight.net/webinar-fast-imaging-of-large-volumes-with-scattering-contribution/或扫描下方二维码报名注册此次讲座。扫码注册报名[报告时间]2021年6月2日 17:00 -17:30[主讲人介绍]Prof. Jorge RipollJorge Ripoll教授于2000年在马德里自治大学获得博士学位，2000年至2011年在希腊电子结构和激光研究所从事光在生物医学领域的研究工作。他曾到宾夕法尼亚大学、哈佛医学院麻省总医院、苏黎世联邦理工等多个大学和研究机构进行访问交流，现在为西班牙马德里卡洛斯三世大学生物工程与航空航天工程系教授。Jorge Ripoll博士长期从事光在生物医学领域的研究，主要包括激发荧光三维成像的理论与算法、光学投影成像的理论与算法以及这些成像方法在生物医学中的应用。Jorge Ripoll教授是生物医学光子学领域的国际知名专家，在NatureBiotechnology，PNAS, IEEE Trans Medical Imaging, Physical Review E, Medical Physics等国际刊物上发表论文100余篇，Google scholar 被引次数7600多次，H因子41。[真机体验活动]为更好的助力国内科研学者的研究，Quantum Design中国公司引进了西班牙Planelight公司全新速多角度3D光片荧光显微镜QLS-Scope，QLS-Scope携SPOT技术，在背景散射较高时仍然可以提高图像分辨率。全新速多角度3D光片荧光显微镜QLS-Scope除了可以胜任传统光片显微镜的工作外，还扩大了支持样品的尺寸（25 × 25 × 25 mm），大幅提高了光片扫描样品的速度，是大尺寸、高质量、高速光片。作为新一代的光片系统，QLS-Scope支持自动更换物镜、自动对焦、快速换样、可根据样本尺寸灵活切换观察室，做到节约昂贵的成像液的同时适应各种不同尺寸的样品。在采集模式上QLS-Scope提供多种解决方案，支持单角度、双角度、四角度、SPOT、Z-Motor五种模式，可为您提供全面的大样品组织成像方案。目前该样机已在Quantum Design中国实验室安装完毕，各项功能已经对外开放测试，欢迎大家点击此处或扫描下方二维码预约体验！扫码即刻体验全新技术！

测试服务限时免费开启----拉曼光谱成像/光电流成像/荧光寿命成像产品简介Nanobase XperRam C 紧凑型共聚焦拉曼光谱仪采用高于竞争对手30%效率的透射式光栅和高效率的自研CCD，可实现超高灵敏度。不同于传统的拉曼光谱设备采用平台移动的方式，它选择的独特的振镜扫描技术，保持位移平台不动，通过振镜调节激光聚焦的位置完成扫描成像，不仅速度快、扫描面积大，且精度也高。产品配置显微镜反射LED照明，右手控制的机械x-y载物台，物镜10×/20×/40×/50×/100×（选配），进口正置型显微镜扫描模块扫描模式：振镜扫描，分辨率： 焦长35mm光谱范围蕞大8150cm-1光谱分辨率低至3个波数检测器TE制冷CCD，1932×1452pixels,4.54um width 光栅 光栅刻线光谱范围分辨率2400lpmm70~2340cm-13cm-11800lpmm70~3400cm-14.4cm-11200lpmm70~5000cm-16.4cm-1600lpmm70~8150cm-19.8cm-1 其他选配项ND功率控制衰减片光电流源表、探针台实现光电流mapping偏振控制 目前我们针对XperRam系列光谱仪推出以下限时免费测试项目限时时间：2022.6.1-2022.12.31申请条件：微信朋友圈转发公众号文章，获取10个赞，并截图发给联系人即可享受测试项目测试内容测试条件激发波长探测器水平 拉曼测试 拉曼光谱、二维拉曼成像成像范围：200um×200um（40×物镜下）,空间分辨率：激发波长：532nm/785nm，光谱分辨率：0.12nm 2000 × 256 pixels, 15 μm 像素宽度 (iVAC316, Andor) PL测试 PL光谱、PL二维成像激发波长：405nm/532nmTCSPC测试瞬态荧光寿命曲线、二维荧光寿命成像激发波长：405nm系统响应度：＜200ps测量范围12.5ns-32us 光电流测试 I-V曲线、I-t曲线、二维光电流成像激发波长：405nm,532nm,785nm Semishare高精度探针台 Keithley2400源表蕞大电压源/量程：200v测量分辨率：1pA/100nV 设备优势1、拉曼光谱分析不同浓度的环境干扰物，体现了低浓度样本中仪器检测的高灵敏度。2、拉曼成像分析二维材料MoS2的分布3、拉曼测量硅片：透射式体光栅VPH和少量光学元件可以实现高通量和高S/N信噪比 典型应用介绍拉曼光谱在宝石鉴定中的应用 在1200cm-1~3600cm-1区间，没有明显的峰值出现，说明其中没有环氧树脂或有机染料等基团，是chun天然宝石。 1123cm-1、1611cm-1是环氧树脂中苯环特有的峰，因此属于被环氧树脂或其他胶填充裂纹的改善翡翠。拉曼光谱在二维材料中的应用 G峰和G、峰强度之比常被用来作为石墨烯层数 的判断依据，G峰强度随层数增加逐渐变大；G、 峰的半峰宽随层数增加逐渐变大，且往高波数蓝移。拉曼光谱在植物研究中的应用 不同浓度的胡萝卜素的拉曼成像图中红色和绿色区域分别代表高浓度和低 浓度的羰基。在Control样品中，绿色区域连续 分布在粉末中，表明淀粉在微胶囊内部和外部 的分散相对均匀。在掺入海藻糖后，在微胶囊 的外部周围检测到含有高浓度和低浓度羰基的混合区域。该结果证实了海藻糖和淀粉由于其 亲水性而在微胶囊中具有良好的相容性。拉曼光谱在光波导中的应用 光波导主要通过对折射率的调控来实现，折射率分布影响导波性能。 光刻过程材料吸收能量发生热膨胀，导致应力变化、晶格破坏和化学键键 长变长，从而使拉曼位移发生变化。拉曼光谱在催化中的应用——原位升温拉曼 Ag/CeO2在不同温度和气 氛中的原位拉曼光谱。 目前我司的光电测试系统已在国内外各个高校均有服务，欢迎各位老师同学前去调研。关于昊量光电昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

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近日，国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网（子午工程二期）”新建设备光谱成像日冕仪顺利通过工艺测试，并成功获得首批日冕观测图像，标志着我国自主研制的首台常态化运行地基日冕仪正式建成。日冕是太阳最外层大气，利用日冕仪对低日冕开展观测，对日冕加热和太阳风起源等太阳物理/空间物理核心科学问题的研究具有重要价值。同时，低日冕作为日冕物质抛射这一空间环境主要扰动源的发生和加速区域，对其开展监测可为空间天气学应用领域提供关键数据。然而，由于日冕本身辐射极其微弱，可见光波段亮度仅为太阳光球层亮度的几十万至百万分之一，且受限于地球大气散射光的影响，使得在地面对日冕开展光学成像观测尤其是光谱学观测面临巨大挑战。新建的光谱成像日冕仪安装于海拔3200米的中国科学院云南天文台丽江天文观测站园区内，由山东大学与云南天文台、北京大学共建，山东大学与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、南京天文光学技术研究所、云南天文台共同研制。该日冕仪的主要工作波段聚焦日冕红线这一低温日冕辐射谱线，可对低日冕精细磁流体结构进行准同时成像和光谱观测，弥补了国际同类设备在该波段观测数据的欠缺。经专家评估，该日冕仪所获科学数据的质量达到了国际一流水平，成为当前国际上工作于该波段最优秀的地基日冕仪。该日冕仪的设计还容许其工作于日冕绿线这一波段，从而可通过两条谱线的准同时观测对日冕大气温度进行诊断。基于该设计，项目组顺利完成了数据定标和光谱反演算法的开发工作，有效减少了多普勒频移和谱线宽度的测量误差，为高质量科学数据的持续产出奠定了坚实基础。据悉，光谱成像日冕仪是国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网（子午工程二期）”太阳-行星际监测链分系统的重要组成部分，也是日地空间全链条监测的重要一环。

近日，清华大学电子工程系黄翊东教授课题组的副教授崔开宇、博士生熊健、博士后蔡旭升等人的论文《基于可重构超表面的实时超光谱成像芯片及动态脑光谱获取》（Dynamic brain spectrum acquired by a real-time ultraspectral imaging chip with reconfigurable metasurfaces）于美国光学学会旗舰期刊Optica上发表。光谱是物质的指纹，实时光谱成像可获取成像视场内各像素点的动态光谱，将为人工智能及感知技术开拓一个新的信息维度，在诸多领域有着巨大的应用需求。本工作研制成功了国际首款实时超光谱成像芯片：提出基于图像自适应的可重构超表面超晶胞，通过超表面单元结构的空分复用，解决了计算光谱难以兼顾频谱分辨率和空间分辨率的局限；在实验上成功制备出的国际首款实时超光谱成像芯片，将单点光谱仪的尺寸缩小到百微米以下，空间分辨率超过15万像素，即在0.5 cm2芯片上集成了15万个微型光谱仪，可快速获得每个像素点的光谱，工作谱宽450-750nm，分辨率高达0.8nm；使用实时超光谱成像芯片首次测量了活体大鼠脑部血红蛋白及其衍生物的特征光谱的动态变化，时间分辨率可达30Hz，可进一步利用神经血氧耦合的机制得出脑部神经元的活跃状态。作为一种非侵入式的检测手段，展示出光谱成像芯片在实时传感领域的巨大潜力。相关工作已创立成果转化企业“北京与光科技有限公司”。Jian Xiong†, Xusheng Cai†, Kaiyu Cui†*, Yidong Huang, Jiawei Yang, Hongbo Zhu, Wenzheng Li,Bo Hong, Shijie Rao,Zekun Zheng, Sheng Xu, Yuhan He, Fang Liu, Xue Feng, and Wei Zhang, "Dynamic brain spectrum acquired by a real-time ultraspectral imaging chip with reconfigurable metasurfaces," Optica 9,461-468 (2022)

p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 近日，中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛团队发现一类分子染料在NIR-1a和NIR-1b区域中都具有不同的荧光发射峰，并通过植物绿萝叶脉和动物脑胶质瘤模型证明NIR-Ib区域近红外荧光成像的可行性和优越性。相关研究成果以Near-infrared fluorescence imaging in the largely unexplored window of 900–1,000 nm为题，发表在Theranostics上。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　近红外荧光成像的波长主要集中在700-900 nm波段(NIR-1a)和1,000-1,700 nm波段(NIR-II)，其波段中自发荧光低、散射率小和生物组织吸收弱。近年来，尽管近红外荧光成像发展迅速，但科学家很少关注900-1000 nm(NIR-1b)区域的近红外荧光成像，一方面是因为NIR-Ib区域存在水吸收峰，科学家认为它会影响这个波段的近红外荧光成像质量，另一方面是因为目前几乎没有在NIR-1b区域荧光发射峰的分子探针。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　在该研究中，科研人员通过植物绿萝的叶脉成像和动物的脑胶质瘤成像实验评价NIR-1b区域近红外荧光成像的性能，结果表明，与NIR-Ia区域近红外荧光成像相比，NIR-1b区域近红外荧光成像能够产生更清晰的叶脉和脑胶质瘤图像。此外，研究人员设计了植物叶片和动物肌肉组织的模拟实验，利用线性光谱分离方法分析，发现在NIR-1b区域中自发荧光、散射率和生物组织对光吸收均减少，说明NIR-1b区域近红外荧光成像具有一定的优越性。这些发现拓宽了近红外荧光成像的光谱范围，对生物医学研究具有重要意义。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　研究工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金研究团队、广东省纳米医药重点实验室和深圳市科创委基础研究等的资助。深圳先进院研究员蔡林涛和龚萍为论文的共同通讯作者，课题组成员邓冠军为论文的第一作者。 /p p style=" text-align: center line-height: 1.5em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/2a98611d-132f-4e61-bde9-06c89b45ae9a.jpg" title=" W020180802392944094930.png" / /p p style=" line-height: 1.5em text-align: center " 七甲川菁染料分子探针在NIR-1a和NIR-1b区域中具有不同的荧光发射峰，及其在植物绿萝叶脉成像的应用 /p p br/ /p

基于双机扫描的气云立体图像近日，中科院合肥研究院安光所徐亮研究员团队在傅立叶红外光谱气体探测技术上取得新进展，实现了污染气云立体图像的被动遥测，相关研究成果发表在国际知名光学期刊Optics Express上，并被选为“Editor’s Pick”文章，博士生胡运优为论文第一作者。红外光谱成像检测技术，是以FTIR气体探测技术为基础的在线监测技术，它具备监测距离远、监控范围广、灵敏度高、监测成分多等特点，可实现泄漏气云的成分甄别、柱浓度定量和图像呈现。徐亮团队在单台设备实现气云二维探测的基础上，架设了2台AG-FTIR-GS3000型气体泄漏傅立叶红外光谱扫描仪，将多幅2D气云柱浓度图像与来自GPS和陀螺仪传感器的精确定位信息相结合，通过计算机层析成像技术实现立体气云远距离定量重建，以创建叠加在数字地图上的气体云的3D图像。为泄漏成分分析、泄漏源精准定位和扩散态势评估提供了全新的技术路线。论文对在约315立方米的空间中在两分钟内释放的少量六氟化硫和甲烷进行了远程监测，成功地生成具有两种气体的经纬度、高度和浓度分布的气体云的3D图像。 AG-FTIR-GS3000型气体泄漏傅立叶红外光谱扫描仪监测结果与现场情况高度吻合此外，该型号气体泄漏傅立叶红外光谱扫描仪已在多个化工园区成功开展气体泄漏早期预警实际应用。如近日某厂区发生泄漏事故后，团队应邀使用AG-FTIR-GS3000获取了厂内风险区域的泄漏成分、泄漏位置，并与现场工作人员的核验结果吻合，为装置复产试车提供了准确的监测数据，为安全复工提供了有力的技术保障。该团队长期专注于红外精密仪器装备的软硬件关键技术攻关和工程化开发，并积极推动国产仪器装备的行业有效应用。左：安装于生产现场的该设备右：双机扫描成像原理图

华中科技大学课题组3月12日在Nature Methods在线发表研究论文，提出了一种基于深度学习的超分辨荧光显微镜，实现对活细胞的精细动态和相互作用进行快速、三维、长时程地观测。　　细胞的稳态离不开内部多种亚细胞结构的精确分工和协同合作，洞悉细胞内细胞器/蛋白分子的精密运转是一项重要的生命科学研究需求，为揭示发育、疾病等浩瀚生命现象的微观机制提供重要参考。借助荧光显微成像技术，人们得以实现对亚细胞结构的特异性观测，但因光学衍射极限的存在，成像的分辨率被限制在200纳米左右，这大大阻碍了对其精细结构的进一步探究。超分辨荧光显微成像技术的出现，使清晰观测亚细胞结构成为可能，但目前主流的超分辨荧光显微镜需通过多组图像测量来突破光学衍射极限，伴随着显著降低的时间分辨率和剧增的光毒性。对活细胞进行低侵入性、高时空分辨率的精细观测目前依然存在巨大的挑战。　　研究在硬件上提出一种基于双环掩膜（Double-Ring, DR）调控的选择性光片照明方法（DR-SPIM），利用多级调制光的衍射显著抑制光片旁瓣的同时产生厚度仅为450纳米的超薄、静态、消色差光片，提供高轴向分辨率的原始三维图像并大幅度降低成像对活细胞的光毒性。　　在图像处理上，针对原始图像中噪声，衍射极限等多因素耦合造成的复杂降质，研究者们进一步提出各向同性、分而治之（Isotropic Divide-stage-to-process, ID）的计算重建新思路，构建了多段级联的卷积神经网络，先利用局部多级先验知识的分段训练精确模拟成像物理过程，再通过多种损失函数的联合优化对网络进行整体约束，将光学成像中固有的噪声、光学模糊、降采样、非均一性等降质问题联合求解，大幅度提升了算法在应对低信噪比-低分辨率图像时的增强性和精确性。最终，研究团队基于单组带噪、衍射受限的光片图像即实时重建出高信噪比的超分辨图像。　　研究人员表示，光学和算法的软硬联合（IDDR-SPIM），克服了超分辨成像中时间和空间分辨率的相互妥协，无损速度地打破衍射极限，将活细胞三维成像空间分辨率提升到各向同性100纳米的同时实现视频速度的高时间分辨率。　　研究人员进一步实现了GFP标记内质网和RFP标记线粒体结构的同步-三维-动态超分辨成像，捕捉到了内质网调控线粒体分裂的精细三维动态过程，并基于高时空分辨率的数据对内质网与线粒体的三维相互作用进行定量分析。得益于IDDR-SPIM成像极低的光漂白率，研究人员还对Drp1寡聚体调控线粒体分裂或分支的过程进行了持续观测，并分类表征了线粒体附着蛋白和游离蛋白在运动轨迹和速度上的不同。由于蛋白寡聚体较细胞器结构体积更小，包含荧光分子更少，且在三维空间均存在运动，使用传统的超分辨显微镜均难以捕捉，更难以完成长时间观察。　　该研究提出了一种新的光片超分辨显微成像策略，通过多级衍射调控的光片照明成像技术联合分而治之的深度学习单图超分辨算法，大幅突破现有三维超分辨成像的时空分辨率极限，为快速、三维、长时程地观测活细胞的精细动态和相互作用提供了强有力的新工具。　　华中科技大学教授费鹏和张玉慧为共同通讯作者。费鹏课题组博士生赵宇轩、周瑶，张玉慧课题组博士后张朦、博士生张文婷为论文共同第一作者。本研究在基金委重大研究计划培育项目、基金委面上项目、国家重点研发计划、基金委重大仪器研制项目、武汉光电国家研究中心WNLO创新基金的资助下开展和完成。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑炜团队提出一种基于激发光梯度编码的快速三维成像技术，可使双光子体成像速度比传统技术提升5至10倍。　　双光子显微镜具有亚微米级的成像分辨率和毫米级的成像深度，被广泛应用在神经结构和功能成像以及其他活体成像研究中。传统的双光子三维成像是将双光子激发的焦点在样品中进行逐层的二维扫描来实现的，这种三维成像方法不仅速度受限且增加了样品暴露在高能激光中的时间，对生物组织造成光损伤和光漂白，不利于活体组织的长时间成像。　　该研究提出的新型梯度光场双光子显微成像技术只需要进行两次二维扫描即可获得样品的三维信息，极大降低了激光对样品的损害。　　在生活中，可利用编码来确定位置。与此类似，梯度光场技术设计了一对轴向拉长并且强度梯度变化的焦点，利用这对焦点的强度变化来编码并解析出物体的位置：横向扫描第一个梯度焦点得到的图像中，位置较浅处的样品荧光强度强，位置较深处的样品荧光强度弱，第二个焦点对应的图像则正好相反。两幅图像的和反映了样品的真实三维荧光强度，图像的比值则反映了荧光的深度信息。该方法可一次分辨深度12微米内三维信息，荧光点轴向定位精度为0.63微米。梯度光场双光子显微镜非常适合活体细胞的三维成像，在观测巨噬细胞吞噬荧光小球的实验中，能够快速捕捉荧光小球在巨噬细胞内外的三维运动轨迹，并精确定量出巨噬细胞运载小球的速度。　　相关成果以Axial gradient excitation accelerates volumetric imaging of two-photon microscopy为题，发表在Photonics Research上。研究得到国家自然科学基金重大科研仪器研制项目、重大研究计划以及广东省重点实验室等支持。 　　论文链接 （a）：梯度光场双光子显微成像原理、（b）：巨噬细胞吞噬小球过程、（c）：小球的运动轨迹、（d）：小球运动轨迹的量化与评估

11月19日，三十米望远镜(TMT)红外成像光谱仪(IRIS)国际合作项目在美国帕萨迪那市(Pasadena, CA)三十米望远镜国际天文台(TIO)总部顺利通过初步设计方案评审(PDR-1)。　　红外成像光谱仪(IRIS)是三十米望远镜(TMT)计划的三台首光仪器之一，是一台兼具近红外(0.84-2.4um)积分视场光谱观测和宽视场成像的天文精密仪器，包括波前探测器(OIWFS)、宽视场相机(Imager)、微透镜阵积分视场光谱仪(Lenslet IFS)和像切分器积分视场光谱仪(Slicer IFS)。项目主要由加州大学洛杉矶分校(UCLA)、加州理工学院(Caltech)、加拿大国家研究委员会(NRC)、日本国立天文台(NAOJ)和中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所(NIAOT)等国际科研机构共同承担。　　南京天文光学技术研究所于2013年9月派遣副研究员张凯前往加州理工学院(Caltech)，以中科院公派访问学者身份参与IRIS设计工作，在初步设计阶段担任像切分器积分视场光谱仪(Slicer IFS)的光学设计负责人，完成了前置光路(Pre-Optics)、像切分器(Image slicer)、离轴三反准直系统(TMA Collimator)等的设计工作。　　IRIS初步设计阶段(PDP-1)历时3年(2013 -2016)，团队对仪器设计方案进行了重大修改。仪器光学布局从科学相机与光谱仪并行设置修改为串行连接，科学相机作为光谱仪的前置中继系统。成像视场增至34”x34”，光谱视场移至成像视场中心(最大视场4.4”x2.25”)，以牺牲成像部分中心视场为代价增强光谱观测精度。三个科学仪器的光学系统由透射式改为以离轴三反为主的反射式结构，力求简化光学布局，减少色差，保证仪器性能的一致性。像切分器作为积分视场光谱仪的核心器件，初步设计方案提出一种全新的三镜系统很好地兼顾成像质量和制造难度。　　此次评审中展示的是一个经过优化和完善的设计方案，满足或超越了设计指标要求。IRIS项目组的所有工作获得评审委员会(Review committee)的高度赞赏，顺利通过评审。

- 为康复效果评价与新药开发做出贡献 &ndash 日本的精神疾患患者数已达300万人，精神治疗药物的处方数超过了日本总人口数，精神疾患的诊断与治疗已经成为一大社会问题。高效的精神治疗药物开发与高精度的精神疾患诊断都需要以更广的范围、更高的精度且更快的速度测定脑的活动状态。 「SMARTNIRS」（医疗用） / 「LABNIRS」（研究用） 8月23日，日本岛津制作所最新推出了可非侵入、实时观测伴随语言・ 视觉・ 听觉・ 运动等产生的脑活动的近红外光成像装置「SMARTNIRS」（医疗用）／「LABNIRS」（研究用）。 ＊近红外光成像装置以生物体透射性较高的近红外光照射头部，通过检测在生物体内散射・ 吸収的同时发生的反射光，实时可视化脑表面活动状态。具有可在自然状态下安全地测定脑活动状态的特长，广泛应用在医疗、心理学、教育学、认知科学、工程学等众多领域的研究。 岛津公司开发的新型近红外光成像装置，配备最多40组80根（原有装置的2.5倍）光纤，能够以5倍于原有装置的高速度（最快6毫秒）收集数据，全面提高了过去有限的感兴趣区脑功能测定、全头测定、多名同时测定、感兴趣区高密度测定、脑血流测定的精度，捕捉更快速的神经活动等，满足不断进化的脑功能研究的所有需求。 中风患者的康复效果评价、精神疾患解明、以及相对应的治疗方法确立等，本装置在医疗领域从基础研究到临床应用做出广泛的贡献。在产业应用领域从机器人工程学的应用研究、感性评价方面，科学地支持商品开发。岛津公司争取通过向市场投放强有力地支持最尖端脑功能研究的本近红外光成像装置进一步提高其销售额。本装置应用了文部科学省脑科学研究战略推进项目的部分成果。 ＜新产品特长＞(1) 高密度地测定脑部全区域 配备40组80根（原有装置的2.5倍）光纤，实现了脑表面测定数的増量与高密度化，可无遗漏地测定脑部全区域。 (2) 数据收集高速化 高速度收集数据，可高速地观测变化的信号。(3) 降低头皮血流的影响 通过降低头皮血流的影响，可以更为准确地测定脑血流。(4) 卓越的扩展性 光纤组件可扩展，从4组到最多40组（原有装置最多为16组）。减少了初期导入费用，同时，通过增设组件，方便地升级通道。(5) 「简便操作、简单显示」（对应精神科） 追加了可望应用于忧郁症辅助鉴别诊断的解析软件，实现一键式数据解析。 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津企业管理（中国）有限公司在中国全境拥有13个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn。

1月14日，中共中央、国务院在北京人民大会堂隆重举行2010年度国家科学技术奖励大会，党和国家领导人胡锦涛、温家宝、李长春、习近平、李克强等出席大会。胡锦涛等党和国家领导人向获国家科学技术奖的代表颁奖。中科院西安光学精密机械研究所“环境与灾害监测预报小卫星超光谱成像仪项目”荣获国家科学技术进步奖二等奖。 　　超光谱成像仪具有“图谱合一”的宽谱段(0.45～0.95mm)和精细光谱(5nm)的探测能力，其在轨获取的干涉图经滤波、相位修正、辐射度修正、光谱反演、光谱修正后，得到每一个像元的超光谱图(曲线)。把每一个像元复原光谱图中具有同一波长的相对应的光谱强度值(光谱辐射功率密度)集合在一起，并以二维空间排序，即可重构超光谱图像序列，即每个谱段的准单色图。再进一步可以合成色彩非常丰富的真彩色图像。 　　西安光机所研制的超光谱成像仪装载在HJ-1-A卫星上。它是国内首先采用静态干涉型成像光谱技术新原理，研制的一种新型有效载荷。超光谱成像仪在环境与灾害监测预报中发挥特有的作用。它可以监测土地的沙化、盐碱化、石漠化 探测冰雪灾害与森林、草原火灾 调查国土资源及广域土地分类 进行植被分类、植树造林及退耕还林效果评估以及发现森林砍伐与破坏 服务于农业估产、监测病虫害以及生态环境破坏等。对自然灾害、环境污染、危及人类的危险事故等的发生、定量化分析、评估等将起着重要作用。 　　2008年9月6日，我国在太原卫星发射中心通过一箭双星方式将首颗环境卫星(也称为环境与灾害监测预报小卫星星座)A、B卫星成功送入太空。2009年3月30日，国家国防科技工业局在京组织环境与灾害监测预报小卫星A、B星在轨交付仪式。中国航天科技集团公司和中国卫星发射测控系统部将卫星正式交付给民政部和环境保护部投入使用。

如何充分获取古代珍贵壁画内部信息，有效保护人类珍贵遗产?这一曾经困扰文保专家的难题，在非介入式成像技术广泛应用下迎刃而解。12月1日至3日，由英国诺丁汉特伦特大学发起，英国研究理事会支持，陕西历史博物馆、西安文保中心等单位协办，西北大学文化遗产学院主办的“成像科学与丝绸之路沿线壁画保护研究国际学术研讨会”在陕西省西安市召开。来自英国、法国、德国、俄罗斯及中国等从事文化遗产保护及科学研究领域的专家、学者约80人进行了研讨和交流。 　　在古代壁画以往的保护研究中，采用的主要手段包括湿法化学分析、仪器分析等，这些手段大多数都要从文物上取样，并且测试分析只是局部、点上的结果，无法给出保护所需的准确数据和壁画的全面信息。 　　最近10多年来，中外文保专家经过长期探索，将非介入式成像技术应用于文物保护和考古研究领域，其先进的科学理念和良好的技术手段获得广泛认同。 　　多光谱和高光谱成像系统属于专门为高分辨率远距离检测壁画而设计的技术系统，通过对壁画残片和标准样品进行多光谱成像分析，并结合X荧光光谱仪、扫描电镜能谱仪和傅里叶红外光谱，就可以判定壁画绘制时所使用原始材料(例如青金石、赭石)的类别，从而为壁画修复提供科学的依据。 　　OCT技术系统在文化遗产保护领域也得到广泛的应用。该技术以非介入或非接触式的工作方式对文物内部结构进行成像，从而给出壁画的三维层位信息。 　　数字成像技术系统则应用高清晰数字摄影、虚拟漫游等多种技术，对壁画等文物遗存进行全方位采集数据，全面展示数字成像技术在文物领域的应用前景。另外，激光全息摄影成像可以诊断壁画表面病害特征。 　　丝绸之路沿线分布着大量的历代壁画，如何有效地保护好这一全人类的文明见证物，是国际社会的共同责任。此次会议旨在为各国科学家提供一个相互交流的平台，为将来更加有效地保护各类壁画成就更多更有效的技术体系。

“德国耶拿”盛装出席2014科学仪器发展年会，满誉而归！（德国耶拿蝉联“2013年最具影响力国外十大厂商”，PQ9000，ChemStudio SA荣获“2013优秀新产品”！） 2014年4月18日上午9:00，中国科学仪器行业的“达沃斯论坛”——2014中国科学仪器发展年会（ACCSI 2014）在北京京仪大酒店正式召开。300余位相关政府领导及业内专家、300余位仪器企业负责人、40家媒体及200余位其他有关机构代表出席了会议。 德国耶拿作为本次年会的特别赞助商，积极参加年会，不仅出席企业高峰论坛，同时在展位上展示了最新的产品信息，并在“食品检测技术论坛”中做了“高分辨率原子光谱仪最新技术进展及食品行业的应用“报告。 作为ACCSI 2014的“重头戏”，“2013年度科学仪器优秀新产品”、“2013年度绿色仪器”、“2013年度最受关注仪器”以及“2013年度最具影响力厂商”等重要奖项在晚会现场一一揭晓。共有247家国内外仪器厂商，申报了561台2013年度上市的仪器新品, 经新品组委会初评，有150台仪器入围。 德国耶拿公司申报的4台仪器，全部顺利入围：AI部门: PQ9000电感耦合等离子体发射光谱仪，SPECORD 50 PLUS 高智能紫外可见分光光度计LS部门: Chemstudio SA全自动化学发光成像系统一体机，InnuPureC96 高通量自动核酸纯化系统 在晚会上最终揭晓了20台获奖仪器，PQ9000电感耦合等离子体发射光谱仪，ChemStudio SA全自动化学发光成像系统一体机凭借多项创新技术，卓越分析性能，在众多产品中，脱颖而出，喜获”2013年度科学仪器优秀新产品”。同时，德国耶拿荣获“2013年最具影响力国外十大厂商”。 Chemstudio SA全自动化学发光成像系统一体机 创新点介绍：1、eLite光源使用高性能氙灯提供全光谱的光源，突破了传统led光源能量不足、激发效率不够、波长单一不可变的瓶颈，结合21种滤光片最大化的拓展了荧光成像的应用。突破性的解决了传统成像荧光应用单一不可扩展的问题，普通荧光成像、RGB可见荧光成像、近红外荧光成像都能轻松得到最优化的结果。eLite光源是业内唯一一个既可以提供顶置荧光又可以提供透射荧光的光源，结合高分辨率的CCD首次实现了用CCD成像技术来进行2D DIGE的完美成像。 2、-50℃冷CCD确保仪器能提供最好的检测灵敏度。3、15.6寸彩色触控屏结合专为中国科研工作者开发的中文软件让操作变得极其简单，独立操作的仪器无需外接电脑，让您拥挤的实验室变得更加宽敞明亮。4、成像结果可以通过无线传输将图片传到每一位工作者的各人电脑中，方便操作且可以让仪器远离U盘病毒。5、专利的三波长紫外光源，蛇形排布的灯管使光源更均匀。

neaSCOPE是德国neaspec公司推出的全新一代散射式近场光学显微镜（简称s-SNOM）。neaSCOPE基于散射式核心设计技术，不依赖于入射激光的波长，很大程度上提高了光学分辨率，能够在可见、红外和太赫兹光谱范围内，提供优于10 nm空间分辨率的光谱和近场光学图像。neaSCOPE同时支持s-SNOM功能与纳米红外（nano-FTIR）、针尖增强拉曼（TERS）、超快光谱（Ultrafast）和太赫兹光谱（THz）进行联用，实现高分辨光谱和成像。由于其高度的可靠性和可重复性，neaSCOPE已成为纳米光学领域热点研究方向的优选科研设备，在等离子激元、二维材料声子极化、半导体载流子浓度分布、生物材料红外表征、电子激发及衰减过程等众多研究方向得到了许多重要科研成果。本文将概述neaSCOPE在不同领域发表的高水平文献。 neaSCOPE纳米光谱与成像系统一、高效有机光伏材料nature materials 对于有机光伏材料来说，在纳米尺度上的供受体结构域的形貌控制是提高其激子的扩散和解离、以及载流子的传输和复合损耗抑制效率的关键所在。本文展示了一种基于多个不同长度尺度的三元供受体形貌生成的双原纤维网络。这种结构形貌是通过辅助共轭聚合物结晶器和非富勒烯受体丝组装结合使用得到的。本研究的关键点在于使用neaSCOPE纳米光谱与成像系统对双原纤维网络PM6/L8-BO有强烈红外信号对比度的1648/1532 cm-1波段进行纳米级的红外成像。在此之上，通过对横跨图像的线方向进行数据的采集与分析，文章估算出其材料的供体与受体原纤维的直径分别为22.1 nm和 22.6 nm。并就此得出结论：其供受体结构域这种较低的混合体积导致材料拥有了较低的配对重组率和较高的填充因子。 综上所述，通过利用这种双原纤维网络的形貌结构，该研究将损耗最小化，能力输出最大化，使得在单结有机光伏材料中获得20%的能量转换效率成为了一种可能。 Zhu et al., nature materials 21, 656 (2022)二、催化剂的分子特性J. Am. Chem. Soc. 明确地鉴别催化剂中毒的类别需要具有纳米级空间分辨率和提供吸附物的吸附位点和其吸附几何形状的详细的化学结构和表面官能团的准确信息。时至今日，不通过牺牲化学特性就在纳米级尺度上研究金属/金属氧化物界面的催化剂硫中毒还是一项非常困难的工作。本研究利用纳米傅里叶红外光谱和扫描式近场光学显微镜（nano-FTIR & s-SNOM）在纳米尺度上鉴定了基于Pd（纳米盘）/Al2O3(薄膜)平面模型催化剂表面上的硫基催化剂中毒的化学性质、吸附位点和吸附几何形状。在此之上，本研究揭示了对于单个Pd纳米粒子来说，即使只是所用的硫酸盐种类有纳米颗粒之间的不同，也会使硫中毒有所不同甚至产生巨大的变化。 nano-FTIR & s-SNOM提供关键的分子级视角对于开发具有更长寿命的高性能多相催化剂至关重要。 J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8848&minus 8860三、固态电池Nature Communications 固态电池因其各种各样的优势（比如更高的安全性和能量密度），拥有显著影响能源存储行业的潜力。不过，电极/电解质界面的物理化学性质和过程仍然是其需要面对的挑战。因此，对此类界面的原位表征以及对催化工程方案的科学性理解的揭示变得十分需要。在本研究中，作者利用了各种尺度的原位显微镜（光学、原子力和红外近场）以及纳米傅里叶红外光谱nano-FTIR对电化学操作生成的石墨烯/固体聚合物电解质界面进行了无损表征。作者发现固体聚合物电解质固有的纳米结构和化学异质性在镀锂和脱锂的过程中引发了一系列额外的纳米级界面异质性；这其中包括锂离子电导率、电解质分解和界面形成的异质性。 He et al.. Nature Communications 13. 1398 (2022)四、纳米系统的光电特性Applied Surface Science 碳纳米管（CNTs）, 石墨烯纳米带, 以及过渡金属二硫属化物（TMDCs）等纳米尺度系统的光电特性是由它们的介电函数决定的。这个复杂的与频率相关的函数受激子共振、电荷转移效应、掺杂、样品的应力和应变以及其表面粗糙度影响。对于此介电函数的了解使科学家能够探知材料的透射和吸收特性。在本研究中，研究者使用扫描式近场光学显微镜s-SNOM相关的技术提取了局部区域介电变化的数据。并在此之上，将s-SNOM测量的结果与空间分辨光致发光（PL）光谱和开尔文探针力显微镜(KPFM)测量的结果相关联。 将s-SNOM与局域光致发光结果相关联是识别和表征层间激子的有力工具。这种新颖的方法也开始在低维系统（碳纳米管和石墨烯纳米带）上得以应用。 Applied Surface Science 574 (2022) 151672

组织透明化和光片显微镜诞生的必要性生物组织的三维特性使得生命科学的研究都需基于3D空间信息而进行分析，如脑部神经投射、血管分布以及肿瘤微环境等。传统组织学检测包括对冰冻或者石蜡包埋的组织样本进行切片，从而产生微米级别的切片，研究者可以对该切片进行免疫组化染色从而获得细胞层面信息。生物学家早就认识到组织薄切片比厚组织观察起来更加容易，显微切片机将组织切割成微米厚度的二维切片，通过二维切片我们可以获得单细胞层面的信息(Richardson & Lichtman, 2015)。但是三维组织结构可以让人们全面理解器官在正常功能和病理状态下的关键信息，例如神经系统就迫切需要进行三维结构的成像，因为大多数单个神经元向许多方向延伸，它们的真实性质和功能无法通过二维切片来确定；此外，发育生物学需要在三维结构上才能更好的认识器官甚至整个动物的形态发生(Chung et al., 2013)。因此获取完整生物组织在单细胞分辨率尺度上的三维结构一直是生命科学领域的重要目标之一。怎样才能获得组织的三维层面信息？一种方法是通过将一系列连续的切片输入电脑进行三维结构重建，但是这种方法在技术上具有挑战性，因为组织在此过程会被撕裂、折叠、压缩或拉伸从而导致组织某个部分的损失或变形，由于剖面不完整，最终的体积重建可能无法还原最原始的三维结构(Oh et al., 2014)。还有一种方法是使用光学切片技术进行整体成像，比如激光共聚焦、双光子显微镜和转盘显微镜等成像显微镜的使用，这些成像显微镜可以对小组织进行三维结构成像，但是这些现代的显微技术没办法解决组织太厚带来的严重速度滞后问题，以及强激光造成的光漂白、光毒性等问题。光学成像与细胞荧光标记相结合，因其具有良好的空间分辨率和高信噪比，是收集器官或组织单细胞分辨率信息的实用方法之一。然而，组织不透明是全组织和全器官光学成像的主要障碍之一，因此要进行光学成像就要进行组织透明化。那么是什么原因导致组织不够透明？在组织中，生物物质如水、脂类、蛋白质和矿物质通常以不均匀的混合物存在，它们的不均匀分布导致光发生强烈的横向散射，此外，生物物质有时会在细胞内外形成不均匀的结构，包括脂质颗粒和细胞器（如线粒体）、大的蛋白质簇（如胶原纤维）、甚至全细胞体积（如红细胞），当光被分子、膜、细胞器和组织中的细胞反射时，本来应该以直线传播的光线会发生多次偏移，因此光不能直接穿过组织从而形成光的散射(Tuchin, 2015 Wen, Tuchin, Luo, & Zhu, 2009)。组织不透明的另一个原因是光的吸收，血红蛋白、肌红蛋白和黑色素是生物组织中吸收可见光的主要分子，血红蛋白存在于所有脊椎动物（除了鳄鱼、冰鱼）和许多无脊椎动物中，样品内的光吸收可以限制激发光进入组织和荧光发射返回到探测器(Richardson & Lichtman, 2015)。正是由于光的散射和光的吸收，导致光的分布加宽、光的强度衰减，特别是在组织的深层区域，最终导致组织不透明，无法进行全组织三维结构光学成像。因此，组织透明化的目的主要是减少光的散射和吸收，以获得更好的光学成像效果（图1）(Gracie Vargas, 2001)。图1 实现组织透明化的关键步骤 (Susaki & Ueda, 2016)当光穿过组织时，由于脂质、色素的存在，导致光发生散射和吸收，从而组织不透明；组织透明化最主要的目的是通过脱脂、脱色等步骤从而减少光的吸收和光的散射。三种组织透明化方法类型：有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型经科学家的不断研究和突破，多种组织透明化方法相继被提出和优化。组织透明步骤包括：①样本固定；②样本透化（依据组织特性选择脱脂、脱钙、脱色、脱水或水化）；③折射率匹配。有机溶剂型透明化方法还涉及到组织脱水过程，根据组织成像需要还要涉及到样本免疫标记(图2)(Almagro, Messal, Zaw Thin, van Rheenen, & Behrens, 2021)；为了避免组织发生形变以及检测目标丢失，在透明化之前必须进行样本固定，但是固定程度需要控制，如果固定太弱，组织会软榻，如果固定过头，会阻碍免疫标记；一般使用多聚甲醛（PFA）、戊二醛（GA）进行组织固定，PFA可以均匀的固定大于500微米直径的样品，GA比PFA固定效果好，但是速度慢（分子较大，扩散速度慢），SWITCH方法通过改变pH提高GA效率，GA一般适合固定脆弱以及蛋白表达较弱的组织；在组织切片中我们通过抗原修复减少醛固定时造成的抗原表位封闭（二硫键），在水性透明化方法SHIELD采用聚甘油-3-聚缩水甘油醚（P3PE）既能固定组织又能保存蛋白质；透化过程中用到的试剂主要有三种类型：①有机溶剂；②高水化试剂；③脱脂试剂；随后用高折射率的物质替换组织液体进行折射率匹配，实现组织透明。(Park et al., 2018)。图2 组织透明化基本流程(Almagro et al., 2021)(a) 不同来源样本获取。(b) 用不同方式（去垢剂、醇类化学试剂、电泳）增加组织通透性。(c) 组织标记（抗体、染料、凝集素）以及透明化（有机溶剂型透明化方法、水溶剂型透明化方法）。(d) 组织成像（三维数据、定量分析）。依据各透明化方法中使用的溶剂及其作用原理将现有的组织透明化方法主要分为三类：有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型（图3）(Matryba et al., 2020 Ueda et al., 2020b)。基于有机溶剂的组织透明化方法通过使用高折射率（RI）的有机溶剂将不同成分的RI均质，从而获得极好的组织透明度。BABB组织透明化方法可以完全透明胚胎和幼鼠大脑(Dodt et al., 2007)，但该方法中乙醇脱水作用会导致内源性GFP信号淬灭，无法透明有髓组织。通过引入四氢呋喃（THF）和二苄醚（DBE）, 3DISCO能够实现大多数成年啮齿动物器官的良好透明度，并将FPs保存几天，虽然DBE能有效保护内源荧光信号，但是DBE降解产物如过氧化氢、醛类物质会对荧光蛋白产生有害干扰(Erturk et al., 2012)。与3DISCO相比，uDISCO能够实现全身透明化和成像，并在数月内保持内源性FPs(Pan et al., 2016)。a-uDISCO是uDISCO的改良版本，通过调节pH条件提高荧光强度和稳定性(Li, Xu, Wan, Yu, & Zhu, 2018)。然而，uDISCO和a-uDISCO都不能有效的透明化高度着色的器官和硬组织。为了解决这些限制，赵瑚团队开发了聚乙二醇(PEG)相关溶剂系统(PEGASOS)，该系统可以透明所有类型的组织，同时保留内源性荧光(Jing et al., 2018)。朱丹教授团队通过温度和pH值调节开发了一种基于3DISCO，称为FDISCO，FDISCO有效的保存了FPs和化学荧光示踪剂，并允许在几个月内重复拍摄样品(Qi et al., 2019)。最近开发的sDISCO通过添加抗氧化剂稳定DBE，进一步保留了荧光信号。蛋白质也可以通过免疫标记来观察。由Renier等人开发的iDISCO可以对小鼠胚胎和成年器官进行全贴装免疫标记和体积成像(Renier et al., 2014)。vDISCO是一种基于纳米体的全身免疫标记技术。该技术将FPs的信号强度增强了100倍以上，并揭示了Thy1-GFP-M小鼠的全身神经元投射(Cai et al., 2019)。虽然有机溶剂方法表现出出色的透明性能，并实现了亚细胞分辨率的全身成像，但也存在一些不足，例如样品的大幅收缩、大多数有机溶剂的毒性和荧光蛋白的猝灭。由于油性透明化方法存在诸多缺点，水性透明化方法诞生，水性与油性透明化方法最大区别在于水性试剂具有强亲水性，更有利于荧光信号的保存，适用于自带荧光的组织样本进行透明化。水性透明化试剂主要包括：单纯浸泡透明化和高水化脱脂透明。ClearT是基于甲酰胺的浸泡型透明化方法，速度快，但是会导致组织膨胀且荧光信号会淬灭。PEG可以稳定蛋白质构象，继而发展了可保留荧光蛋白的ClearT2透明化技术，但该方法透明度比ClearT低。SeeDB技术以果糖和硫代甘油为主要成分，可以在几天内将组织透明化，但果糖粘度过高导致组织内渗透性低，在此基础上衍生出FRUIT透明化方法，尿素的使用降低了果糖粘度，提高试剂流动性和渗透性。浸泡型透明化方法不能去除脂质，因此样本透明度有限。SDS、Triton X-100可以有效去除脂质，水化法通过在透明化过程中去除脂质，利用水化作用降低样本折射率进而实现组织透明化。Scale技术利用尿素水化作用进行透明化，可保留荧光信号，但该方法操作时间较长，易导致组织破碎。CUBIC在Scale基础上添加了胺基醇，可以去除血红素使组织脱色,也可以保留荧光信号(Tian, Yang, & Li, 2021)。水凝胶解决了高浓度去垢剂导致样本形变的问题，水凝胶与样本中蛋白质和核酸分子形成共价连接便可以固定和保护细胞结构。水凝胶型组织透明化方法是一种基于水凝胶的组织透明化方法，利用丙烯酰胺凝胶将生物分子固定在它本来的位置，用水凝胶来替换组织中的脂类，让溶液中的单体进入组织，然后对其稍微加热，上述单体开始凝聚为长分子链，在组织中形成高分子网络，这一网络能够固定组织的所有结构，但不会结合脂类，随后快速将脂类抽出，便获得了完整透明的立体组织，如脑组织中的神经元、轴突、树突、突触、蛋白、核酸等都完好的维持在原位。这种独特的组织脱脂方法能够最小化结构破坏和生物分子损失。该方法的脱脂方式主要有两种：电泳和简单被动脱脂，均能有效去除脂质，从而大大提高了水凝胶组织的光学透明度和大分子通透性(Chung et al., 2013 Treweek et al., 2015)。CLARITY透明化方法利用凝胶包埋样本，并利用电场力去除脂质使样本快速透明；SHIELD通过环氧化物P3PE固定组织实现蛋白的保护，之后使用SDS进行被动或主动脱脂。水性透明化方法虽然可以部分解决荧光蛋白易淬灭的问题，但是也存在透明时间长，透明能力低的缺点，一般适用于小样本组织透明化。水凝胶透明化方法操作过程复杂，且需要一定的设备。图3 组织透明化方法的主要类型 (Ueda et al., 2020b)(A) 有机溶剂型透明化方法通过使用有机溶剂依次将组织进行脱水、脱脂、折射率匹配，在短时间内可使组织完全透明。然而，有机溶剂会快速漂白荧光蛋白的信号并且使组织皱缩。(B) 水溶剂型透明化方法以水溶性试剂对组织依次进行脱色、脱脂、折射率匹配，从而使组织完全透明。该方法具有更高的生物安全性和兼容性。(C) 水凝胶型透明化方法通过凝胶将生物分子固定在原来的位置，随后对组织进行脱色、脱脂、折射率匹配操作，从而使组织透明。基于水凝胶的方法可以保留足够的RNA用于分析，如荧光原位杂交；由于水凝胶网会固定组织，因此会使组织体积扩大几倍。组织透明化方法的选择（对于不同检测目标、不同组织、含有特定化学成分的组织选择的组织透明化方法以及试剂不同）组织透明化从2014年兴起以来，前期主要在神经科学领域广泛应用，随着透明化方法的不断改进，目前在发育生物学、免疫学、肿瘤学研究中也被广泛应用。检测目标不同，透明化方法中的试剂选择不同，水凝胶适用于不稳定分子如RNA的保存，CLARITY方法中用到的化学试剂单丙烯酰胺或双丙烯酰胺对细胞内部结构进行很好的固定，使得在后期脱脂等处理后组织内部结构依然保持；常用的样本固定试剂是甲醇，在使用过程中可以较好的固定蛋白质（表1）(Almagro et al., 2021)。表1 不同试剂适用于不同检测目标(Almagro et al., 2021)水性试剂蔗糖和尿素对内源性荧光试剂、脂类试剂比较友好；而有机溶剂苄醇-苯甲酸苄酯(BABB)会造成脂质洗脱和蛋白质荧光基团淬灭，所以不能用于脂肪组织的检测；聚乙二醇(PEG)是有机溶剂型透明化方法PEGASOS中用到的试剂，可以有效保护内源性荧光；此外在有机溶剂型透明化方法中可以通过调节pH、温度达到保护荧光的效果，如FDISCO在四氢呋喃(THF)中，维持碱性pH和低温下，EGFP荧光信号可以维持数月（表2）。此外，免疫标记中使用的小分子染料（如细胞核染料DAPI、碘化丙啶、RedDot和SYTO）、凝集素、抗体对目标进行标记，其中抗体被动扩散速度非常慢，免疫染色可以通过优化抗体浓度、温度、孵育时间等提高染色效率；我们也可以通过减小样品体积、用小分子荧光染料代替抗体增强染色效果。也可以通过改变荧光标记的亲和属性如SWITICH方法，让它们在组织中自由扩散再进行结合；通过电泳的方式也可以提高染色效率(Almagro et al., 2021)。 表2不同试剂对于荧光信号的保留(Almagro et al., 2021)此外，某些组织中含有较难去除的成分如色素、脂肪，其中血红素是组织中较难去除的色素，仅仅通过灌注PBS不足以去除肾脏、心脏、肌肉、肝脏中的血红素，可以选择含有漂白剂成分的试剂进行脱色如双氧水，并且能去除自发荧光，但是过氧化物处理会损伤目标荧光蛋白，所以荧光标记一般在漂白之后进行；前列腺和乳腺富含脂肪，会阻碍抗体进入、光线穿透，可以选择含有去垢剂成分的组合如TritonX-100、SDS、CHAPS等进行脱脂，去污剂可以破坏脂质双层使组织形成可以运输出组织的胶束，SHANEL方法中的CHAPS能生成较小的胶束，能更快的从组织中析出，具有有效的去脂效果。当组织较大时，被动去脂速度就比较慢，这时可以通过电泳的方式加快进程；电泳组织透明设备（ETC）和随机电子迁移（使用旋转电场或在单向电场内旋转样品）可以加速去脂。其它类型组织如硬组织骨骼，其中含有的钙化矿物质阻碍光的穿透，50%-70%的骨骼由遍布蛋白基质的钙化羟基磷灰石（HAP）晶体组成，这时可以选择含有钙螯合剂组合的方法如乙二胺四乙酸（EDTA）中性缓冲液，进行脱钙处理（表3）(Almagro et al., 2021)。表3不同试剂对于细胞组分去除(Almagro et al.,2021)组织透明化方法的应用范围不同组织在透明化方法的选择上都有所不同，根据组织成分、检测目标、组织类型选择不同的透明化方法，下表是不同透明化方法在不同健康以及肿瘤组织上的应用实例，对于组织在选择方法的时候可以借鉴这些实例，从而更好的避开长时间的摸索（表4）。表4 不同透明化方法应用到不同肿瘤组织举例(Almagro et al., 2021)此外，利用组织透明化方法可以实现人类器官三维成像（图4）(Ueda et al., 2020a)。图4 人类胚胎组织以及器官透明化三维结构图(Ueda et al., 2020a)(a) 胚胎周围神经三维图像。(b) 泌尿系统中的肾脏和Wolffian管。(c) 胚胎背部、手臂、头部肌肉。(d)手部脉管系统。(e)手部三种感觉神经。(f)肺上皮小管。参考文献Almagro, J., Messal, H. A., Zaw Thin, M., van Rheenen, J., & Behrens, A. (2021). Tissue clearing to examine tumour complexity in three dimensions. Nat Rev Cancer, 21(11), 718-730. doi:10.1038/s41568-021-00382-wCai, R., Pan, C., Ghasemigharagoz, A., Todorov, M. I., Forstera, B., Zhao, S., . . . Erturk, A. (2019). Panoptic imaging of transparent mice reveals whole-body neuronal projections and skull-meninges connections. Nat Neurosci, 22(2), 317-327. doi:10.1038/s41593-018-0301-3Chung, K., Wallace, J., Kim, S. Y., Kalyanasundaram, S., Andalman, A. S., Davidson, T. J., . . . Deisseroth, K. (2013). Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature, 497(7449), 332-+.Dodt, H. U., Leischner, U., Schierloh, A., Jahrling, N., Mauch, C. P., Deininger, K., . . . Becker, K. (2007). Ultramicroscopy: three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse brain. Nat Methods, 4(4), 331-336. doi:10.1038/nmeth1036Erturk, A., Becker, K., Jahrling, N., Mauch, C. P., Hojer, C. 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